JP2020184472A - Positive electrode for non-aqueous electrolyte power storage element, and non-aqueous electrolyte power storage element including the same - Google Patents

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Abstract

To provide a positive electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element having a high electrode density without impairing a high discharge capacity.SOLUTION: A positive electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element includes a lithium excess type positive electrode active material, an amorphous carbon, and graphite.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、非水電解質蓄電素子用正極、及びこれを備えた非水電解質蓄電素子に関する。 The present invention relates to a positive electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element and a non-aqueous electrolyte power storage element provided with the positive electrode.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質蓄電素子は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。また、リチウムイオン二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。 Non-aqueous electrolyte storage elements represented by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc. due to their high energy density. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are also widely used as non-aqueous electrolyte storage elements other than lithium ion secondary batteries.

非水電解質蓄電素子用正極活物質として、LiCoO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNi0.5Co0,2Mn0.3等の活物質が知られている。これらのいわゆる「LiMeO型」活物質は、α−NaFeO型結晶構造を有し、遷移金属(Me)に対するLiのモル比(Li/Me)が1.1未満であり、典型的には1付近である。 Active materials such as LiCoO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Co 0,2 Mn 0.3 O 2 are known as positive electrode active materials for non-aqueous electrolyte power storage elements. ing. These so-called "LiMeO type 2 " active materials have an α-NaFeO type 2 crystal structure, and the molar ratio of Li to the transition metal (Me) (Li / Me) is less than 1.1, typically. It is around 1.

一方、高い放電容量が得られる非水電解質蓄電素子用正極活物質として、遷移金属(Me)に対するリチウム(Li)の組成比率Li/Meが1より大きく、例えばLi/Meが1.1〜1.6である、リチウム過剰型活物質が知られている。リチウム過剰型活物質は、組成式Li1+αMe1−α(α>0)と表記することができる。ここで、遷移金属(Me)の比率に対するリチウム(Li)の組成比率Li/Meをβとすると、β=(1+α)/(1−α)であるから、例えば、Li/Meが1.5のとき、α=0.2である。 On the other hand, as a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte power storage element capable of obtaining a high discharge capacity, the composition ratio Li / Me of lithium (Li) to the transition metal (Me) is larger than 1, for example, Li / Me is 1.1 to 1. A lithium-rich active material, which is 0.6, is known. The lithium excess type active material can be expressed as the composition formula Li 1 + α Me 1-α O 2 (α> 0). Here, assuming that the composition ratio Li / Me of lithium (Li) to the ratio of the transition metal (Me) is β, β = (1 + α) / (1-α), so for example, Li / Me is 1.5. When, α = 0.2.

非水電解質蓄電素子は、積載スペース、及び持ち運びの観点からさらなる小型化が求められている。その課題を解決する一つの手段として、電極の合剤密度(以下、「電極密度」という)の向上が挙げられる。 The non-aqueous electrolyte power storage element is required to be further miniaturized from the viewpoint of loading space and portability. One means of solving this problem is to improve the mixture density of electrodes (hereinafter referred to as "electrode density").

特許文献1には、「薄片状黒鉛の平均厚さを0.5μm以下とすることにより、薄片状黒鉛の変形性が良好となり、正極活物質の形状に応じて薄片状黒鉛が変形できるため正極活物質層の密度を向上させることができる。」(段落0019)と記載されている。そして、いわゆる「LiMeO型」活物質であるリチウムニッケル複合酸化物LiNi0.8Co0.1Mn0.1を正極活物質に用い、「同一線圧における正極活物質層の密度」が3.60g/cmである正極が記載されている(実施例1、表1)。しかし、特許文献1には、リチウム過剰型正極活物質を用いたときの電極密度の向上については記載がない。 Patent Document 1 states, "By setting the average thickness of flaky graphite to 0.5 μm or less, the deformability of flaky graphite becomes good, and the flaky graphite can be deformed according to the shape of the positive electrode active material. It is possible to improve the density of the active material layer. ”(Paragraph 0019). Then, the so-called "LiMeO type 2 " active material, lithium nickel composite oxide LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , was used as the positive electrode active material, and "the density of the positive electrode active material layer at the same linear pressure". A positive electrode having a value of 3.60 g / cm 3 is described (Example 1, Table 1). However, Patent Document 1 does not describe the improvement of the electrode density when the lithium excess type positive electrode active material is used.

特許文献2の表2、表3には、Ni/Co/Mn比が30/15/55で、Li/Me比が1.2であるリチウム過剰型正極活物質を用い、「合剤密度」が2.56g/cm乃至3.05g/cmである正極が記載されている。また、表4には、種々の組成のリチウム過剰型正極活物質を用い、「合剤密度」が、2.64g/cm乃至3.07g/cmである正極が記載されている。 In Tables 2 and 3 of Patent Document 2, a lithium excess type positive electrode active material having a Ni / Co / Mn ratio of 30/15/55 and a Li / Me ratio of 1.2 is used, and "mixture density" is used. There cathode is described which is 2.56 g / cm 3 to 3.05 g / cm 3. Further, Table 4, using a lithium-excess type positive electrode active material of various compositions, "mixture density" is the positive electrode is described which is 2.64 g / cm 3 to 3.07 g / cm 3.

WO2017/149927WO2017 / 149927 特開2018−073752号公報JP-A-2018-073752

本発明は、リチウム過剰型正極活物質を含み、高い放電容量を損なうことなく、電極密度が高い正極を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a positive electrode having a high electrode density, which contains a lithium excess type positive electrode active material and does not impair a high discharge capacity.

本発明の一態様は、リチウム過剰型正極活物質と、非晶質炭素と、黒鉛とを含む、非水電解質蓄電素子用正極である。 One aspect of the present invention is a positive electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element containing a lithium excess type positive electrode active material, amorphous carbon, and graphite.

本発明によれば、リチウム過剰型正極活物質を含み、高い放電容量を損なうことなく、電極密度が高い正極、及びこれを用いた非水電解質蓄電素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a positive electrode containing a lithium excess type positive electrode active material and having a high electrode density without impairing a high discharge capacity, and a non-aqueous electrolyte storage element using the same.

非水電解質蓄電素子の一実施形態を示す外観斜視図である。It is an external perspective view which shows one Embodiment of the non-aqueous electrolyte power storage element. 非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置の一実施形態を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the power storage device which was configured by gathering a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements. 推定する実施例の作用機構を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mechanism of action of the presumed example. 実施例で用いた黒鉛粉末のSEM像である。It is an SEM image of the graphite powder used in an Example. 実施例1−1、及び比較例1−1に係るプレス後の正極のエックス線回折図である。FIG. 5 is an X-ray diffraction pattern of a positive electrode after pressing according to Example 1-1 and Comparative Example 1-1. 正極活物質のピーク微分細孔容積と、正極の電極密度の相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the peak differential pore volume of a positive electrode active material, and the electrode density of a positive electrode. 正極の黒鉛含有量と電極密度、及び正極の黒鉛含有量と非水電解質蓄電素子の2C放電容量の相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation between the graphite content of a positive electrode and an electrode density, and the graphite content of a positive electrode, and the 2C discharge capacity of a non-aqueous electrolyte power storage element.

本発明の一様態は、リチウム過剰型正極活物質と、非晶質炭素と、黒鉛とを含む、非水電解質蓄電素子用正極である。 The uniform state of the present invention is a positive electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element containing a lithium excess type positive electrode active material, amorphous carbon, and graphite.

ここで、上記リチウム過剰型正極活物質は、ピーク微分細孔容積が0.5mm/(g・nm)以上であってよい。 Here, the lithium excess type positive electrode active material may have a peak differential pore volume of 0.5 mm 3 / (g · nm) or more.

本発明の他の一様態は、上記非水電解質蓄電素子用正極を用いた非水電解質蓄電素子である。 Another uniform of the present invention is a non-aqueous electrolyte storage element using the positive electrode for the non-aqueous electrolyte storage element.

本発明の構成及び作用効果について、技術思想を交えて説明する。但し、作用機構については推定を含んでおり、その正否は、本発明を制限するものではない。なお、本発明は、その本質又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、後述の実施形態又は実施例は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。 The configuration and action / effect of the present invention will be described with technical ideas. However, the mechanism of action includes estimation, and its correctness does not limit the present invention. It should be noted that the present invention can be practiced in various other forms without departing from its essence or main features. Therefore, the embodiments or examples described below are merely examples in all respects and should not be construed in a limited manner. Furthermore, all modifications and modifications that fall within the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

非水電解質蓄電素子の正極は、正極活物質を含む正極ペーストを正極基材に塗布、乾燥して正極合剤層を形成した後、プレス工程を経て完成される。上記プレス工程のプレス圧力を高くすれば、電極密度を高くすることができる。 The positive electrode of the non-aqueous electrolyte power storage element is completed through a pressing process after applying a positive electrode paste containing a positive electrode active material to a positive electrode base material and drying to form a positive electrode mixture layer. By increasing the press pressure in the press process, the electrode density can be increased.

後述する参考例に示すように、α−NaFeO型結晶構造を有し、遷移金属(Me)に対するLiのモル比(Li/Me)が1.1未満である、いわゆる「LiMeO型」活物質を正極に用いる場合、3.3g/cm程度の高い電極密度を備えた正極合剤層を得ることが容易である。しかし、正極合剤層の厚さ、及び正極合剤層の組成にもよるが、例えば、正極合剤中の正極活物質の含有量が90質量%以上であり、電極密度が3.3g/cmを超える正極では、正極合剤層の空隙率が低下し、電解液の浸透性が低下するため、充放電サイクル性能等の電気化学特性が低下する。そのため、いわゆる「LiMeO型」活物質を用いた正極においては、これ以上電極密度を高くする必要がない。 As shown in the reference example described later, it has an α-NaFeO type 2 crystal structure, and the molar ratio (Li / Me) of Li to the transition metal (Me) is less than 1.1, so-called “LiMeO type 2 ” activity. When a substance is used for the positive electrode, it is easy to obtain a positive electrode mixture layer having a high electrode density of about 3.3 g / cm 3 . However, although it depends on the thickness of the positive electrode mixture layer and the composition of the positive electrode mixture layer, for example, the content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture is 90% by mass or more, and the electrode density is 3.3 g /. In a positive electrode having a size of more than cm 3 , the void ratio of the positive electrode mixture layer is lowered, and the permeability of the electrolytic solution is lowered, so that the electrochemical characteristics such as charge / discharge cycle performance are lowered. Therefore, in the positive electrode using the so-called "LiMeO type 2 " active material, it is not necessary to increase the electrode density any more.

一方、上記特許文献1、特許文献2からもわかるように、いわゆる「LiMeO型」活物質を用いた正極に比べて、リチウム過剰型正極活物質を用いた正極は、電極密度が低い。 On the other hand, as can be seen from Patent Documents 1 and 2, the electrode density of the positive electrode using the lithium excess type positive electrode active material is lower than that of the positive electrode using the so-called "LiMeO type 2 " active material.

本発明者は上記の問題に対して鋭意検討を行った結果、リチウム過剰型正極活物質を用いた正極において、正極合剤を構成する材料として、非晶質炭素と黒鉛を用いることで、電極密度を向上させることができることを見出した。 As a result of diligent studies on the above problems, the present inventor has made an electrode by using amorphous carbon and graphite as materials constituting the positive electrode mixture in a positive electrode using a lithium excess type positive electrode active material. We have found that the density can be improved.

本発明の効果を奏する作用機構は、次のように推察される。後述する表1に示すように、リチウム過剰型正極活物質は、いわゆる「LiMeO型」活物質に比べて、ピーク微分細孔容積が大きい。また、全細孔容積(cm/g)が大きく、微分細孔容積が最大値を示す細孔径(nm)も大きい。このことから、リチウム過剰型正極活物質は、いわゆる「LiMeO型」活物質に比べて、孔径の大きい細孔が非常に多い粒子から構成されていると考えられる。そのため、正極基材に正極活物質を含む正極ペーストを塗布、乾燥して正極合剤層を形成した後のプレス工程において、正極合剤層を構成する正極活物質粒子と他の構成材料との間に、大きな摩擦抵抗が生じると考えられ、これが高い電極密度を備えた正極を得ることができない原因であると考えられる。 The mechanism of action that exerts the effect of the present invention is presumed as follows. As shown in Table 1 described later, the lithium excess type positive electrode active material has a larger peak differential pore volume than the so-called “LiMeO type 2 ” active material. In addition, the total pore volume (cm 3 / g) is large, and the pore diameter (nm) at which the differential pore volume shows the maximum value is also large. From this, it is considered that the lithium excess type positive electrode active material is composed of particles having a large number of pores having a large pore diameter as compared with the so-called “LiMeO type 2 ” active material. Therefore, in the pressing step after applying the positive electrode paste containing the positive electrode active material to the positive electrode base material and drying to form the positive electrode mixture layer, the positive electrode active material particles constituting the positive electrode mixture layer and other constituent materials are combined. It is considered that a large frictional resistance is generated between them, which is considered to be the reason why a positive electrode having a high electrode density cannot be obtained.

本発明の構成により、電極密度が向上する作用機構を、図3を用いて説明する。黒鉛は、グラフェンが規則的に積層した構造である。そのため、図3(A)のように、図の上下方向から圧力がかかると、図3(B)のように、グラフェンの層間でずれが生じることによって黒鉛と他の構成材料との間の摩擦抵抗が低減され、その結果、正極に黒鉛を含まない系と比較して、電極密度を向上させることができると考えられる。 The mechanism of action in which the electrode density is improved by the configuration of the present invention will be described with reference to FIG. Graphite has a structure in which graphene is regularly laminated. Therefore, as shown in FIG. 3 (A), when pressure is applied from the vertical direction of the figure, as shown in FIG. 3 (B), a shift occurs between the layers of graphene, resulting in friction between graphite and other constituent materials. It is considered that the resistance is reduced, and as a result, the electrode density can be improved as compared with the system in which the positive electrode does not contain graphite.

なお、電極密度を向上させるために、カーボンナノチューブを正極に添加する手法も知られているが、カーボンナノチューブは分散性が悪いため、扱いが非常に難しい。また、高価である。 A method of adding carbon nanotubes to the positive electrode is also known in order to improve the electrode density, but carbon nanotubes have poor dispersibility and are very difficult to handle. It is also expensive.

本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子用正極について、以下、詳細に説明する。 The positive electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element according to an embodiment of the present invention will be described in detail below.

(リチウム過剰型正極活物質)
本実施形態に係るリチウム過剰型正極活物質は、典型的には、組成式Li1+αMe1−α(Me:Ni及びMn、又はNi、Co及びMnを含む遷移金属)で表される。放電容量が大きい非水電解質蓄電素子を得るために、遷移金属(Me)に対するLiのモル比Li/Me、すなわち(1+α)/(1−α)は1.1より大きいことが好ましく、1.2以上であることがより好ましく、1.3以上であることが特に好ましい。また、1.5以下であることが好ましく、1.45以下であることがより好ましく、1.4以下であることが特に好ましい。
(Lithium excess positive electrode active material)
The lithium-rich positive electrode active material according to the present embodiment is typically represented by the composition formula Li 1 + α Me 1-α O 2 (Me: Ni and Mn, or a transition metal containing Ni, Co and Mn). Will be done. In order to obtain a non-aqueous electrolyte storage device having a large discharge capacity, the molar ratio of Li to the transition metal (Me) Li / Me, that is, (1 + α) / (1-α) is preferably larger than 1.1. It is more preferably 2 or more, and particularly preferably 1.3 or more. Further, it is preferably 1.5 or less, more preferably 1.45 or less, and particularly preferably 1.4 or less.

Niは、活物質の放電容量を向上させる作用があるから、遷移金属(Me)に対するNiのモル比Ni/Meは、0.15以上が好ましく、0.25以上がより好ましく、0.3以上が特に好ましい。また、モル比Ni/Meは、0.5未満が好ましく、0.45以下がより好ましく、0.4以下が特に好ましい。
Mnは、材料コストの観点から、また、充放電サイクル性能を向上させる作用があるから、遷移金属(Me)に対するMnのモル比Mn/Meは、0.5より大きいことが好ましく、0.6以上がより好ましく、0.65以上が特に好ましい。また、0.8以下が好ましく、0.75以下がより好ましく、0.7以下が特に好ましい。
Coは、活物質粒子の電子伝導性を高め、高率放電性能を向上させる作用があるが、充放電サイクル性能及び経済性の点で、少ない方が好ましい任意元素である。遷移金属(Me)に対するCoのモル比Co/Meは、0.20以下が好ましく、0.15以下がより好ましく、0.05以下がよりさらに好ましく、0でもよい。なお、Niを含む原料を用いると、Coは不純物として含まれる場合がある。
Since Ni has an effect of improving the discharge capacity of the active material, the molar ratio of Ni to the transition metal (Me), Ni / Me, is preferably 0.15 or more, more preferably 0.25 or more, and 0.3 or more. Is particularly preferable. The molar ratio Ni / Me is preferably less than 0.5, more preferably 0.45 or less, and particularly preferably 0.4 or less.
Since Mn has an effect of improving charge / discharge cycle performance from the viewpoint of material cost, the molar ratio of Mn to the transition metal (Me) Mn / Me is preferably larger than 0.5, preferably 0.6. The above is more preferable, and 0.65 or more is particularly preferable. Further, 0.8 or less is preferable, 0.75 or less is more preferable, and 0.7 or less is particularly preferable.
Co has the effect of increasing the electron conductivity of the active material particles and improving the high rate discharge performance, but is an optional element in which a small amount is preferable in terms of charge / discharge cycle performance and economy. The molar ratio of Co to the transition metal (Me), Co / Me, is preferably 0.20 or less, more preferably 0.15 or less, even more preferably 0.05 or less, and may be 0. If a raw material containing Ni is used, Co may be contained as an impurity.

上記リチウム過剰型正極活物質のピーク微分細孔容積は、放電容量を向上させるため、0.5mm/(g・nm)以上が好ましく、0.6mm/(g・nm)以上がさらに好ましく、0.7mm/(g・nm)以上がよりさらに好ましい。また、充放電サイクル性能の観点から、2.6mm/(g・nm)以下が好ましく、2.0mm/(g・nm)以下がより好ましく、1.5mm/(g・nm)以下がよりさらに好ましい。
すなわち、上記リチウム過剰型正極活物質のピーク微分細孔容積は、放電容量、及び充放電サイクル性能の観点から、0.5〜2.6mm/(g・nm)が好ましく、0.6〜2.0mm/(g・nm)がさらに好ましく、0.7〜1.5mm/(g・nm)がよりさらに好ましい。
The peak differential pore volume of the lithium excess type positive electrode active material is preferably 0.5 mm 3 / (g · nm) or more, and more preferably 0.6 mm 3 / (g · nm) or more in order to improve the discharge capacity. , 0.7 mm 3 / (g · nm) or more is even more preferable. Further, from the viewpoint of charge / discharge cycle performance, 2.6 mm 3 / (g · nm) or less is preferable, 2.0 mm 3 / (g · nm) or less is more preferable, and 1.5 mm 3 / (g · nm) or less. Is even more preferable.
That is, the peak differential pore volume of the lithium excess type positive electrode active material is preferably 0.5 to 2.6 mm 3 / (g · nm) from the viewpoint of discharge capacity and charge / discharge cycle performance, and is 0.6 to 0.6. 2.0mm 3 / (g · nm) are more preferred, 0.7~1.5mm 3 / (g · nm ) is more preferably more.

上記リチウム過剰型正極活物質の微分細孔容積が最大値を示す細孔径は、放電容量、高率放電性能の観点から、20〜150nmの範囲であることが好ましく、20〜100nmの範囲であることがより好ましい。 The pore diameter at which the differential pore volume of the lithium excess type positive electrode active material shows the maximum value is preferably in the range of 20 to 150 nm, preferably in the range of 20 to 100 nm, from the viewpoint of discharge capacity and high rate discharge performance. Is more preferable.

上記リチウム過剰型正極活物質の全細孔容積の下限は、放電容量、高率放電性能の観点から、0.02cm/gであることが好ましく、0.04cm/gであることがより好ましく、0.06cm/gであることがさらに好ましい。また、全細孔容積の上限は、0.5cm/gであってよく、0.3cm/gであってもよく、0.15cm/gであってもよい。 The lower limit of the total pore volume of the lithium-excess type positive electrode active material, the discharge capacity, in view of high rate discharge performance, is preferably 0.02 cm 3 / g, and more to be 0.04 cm 3 / g It is preferably 0.06 cm 3 / g, and more preferably 0.06 cm 3 / g. Further, the upper limit of the total pore volume may be 0.5 cm 3 / g, 0.3 cm 3 / g, or 0.15 cm 3 / g.

上記リチウム過剰型正極活物質は、遷移金属元素を含有する化合物とリチウム化合物とを混合、焼成して合成することができる。合成後(充放電前)の粉末の、CuKα線を用いたエックス線回折パターンは、空間群R3−mに帰属される結晶系に由来する2θ=18.6±1°、36.8±1°、及び44.0±1°の回折ピークに加えて、2θ=20.8±1°に、空間群C2/m、C2/c又はP312に帰属される結晶系に由来する超格子ピークが確認される。なお、空間群C2/m、C2/c又はP312は、空間群R3−mにおける3a、3b、6cサイトの原子位置を細分化した結晶構造モデルである。なお、「R3−m」は本来「R3m」の「3」の上にバー「−」を施して表記する。 The lithium excess type positive electrode active material can be synthesized by mixing and firing a compound containing a transition metal element and a lithium compound. The X-ray diffraction pattern of the powder after synthesis (before charging and discharging) using CuKα rays is 2θ = 18.6 ± 1 °, 36.8 ± 1 ° derived from the crystal system belonging to the space group R3-m. , And 44.0 ± 1 ° diffraction peaks, and at 2θ = 20.8 ± 1 °, superlattice peaks derived from the crystal system belonging to the space groups C2 / m, C2 / c or P3 1 12. Is confirmed. The space group C2 / m, C2 / c or P3 1 12 is a crystal structure model in which the atomic positions of the 3a, 3b, and 6c sites in the space group R3-m are subdivided. In addition, "R3-m" is originally described by adding a bar "-" on "3" of "R3m".

本実施形態に係るリチウム過剰型正極活物質は、その特性を著しく損なわない範囲で、Na、K等のアルカリ金属、Mg、Ca等のアルカリ土類金属、Fe等の3d遷移金属に代表される遷移金属など少量の他の金属を含んでいてもよい。 The lithium excess type positive electrode active material according to the present embodiment is typified by alkali metals such as Na and K, alkaline earth metals such as Mg and Ca, and 3d transition metals such as Fe, as long as its characteristics are not significantly impaired. It may contain small amounts of other metals such as transition metals.

リチウム過剰型正極活物質の一次粒子及び/又は二次粒子の表面にアルミニウム化合物を被覆及び/又は固溶させてもよい。粒子表面にアルミニウム化合物が存在することにより、非水電解質との直接的な接触が防止され、充放電に伴う構造変化等の劣化を抑制することができ、充放電サイクル性能を向上させることができる。 An aluminum compound may be coated and / or solid-solved on the surface of the primary particles and / or secondary particles of the lithium excess positive electrode active material. The presence of the aluminum compound on the particle surface prevents direct contact with the non-aqueous electrolyte, suppresses deterioration such as structural changes due to charge / discharge, and improves charge / discharge cycle performance. ..

正極活物質としては、リチウム過剰型正極活物質を単独で用いてもよく、異なる物性の2種類以上のリチウム過剰型正極活物質を混合してもよい。また、本発明の効果を損なわない限り、低温特性の向上、出力特性の向上等を目的として、リチウム過剰型正極活物質以外の正極活物質を混合して用いてもよい。この場合、正極活物質中のリチウム過剰型正極活物質以外の正極活物質の混合割合は、20質量%以下であってよい。 As the positive electrode active material, the lithium excess type positive electrode active material may be used alone, or two or more kinds of lithium excess type positive electrode active materials having different physical properties may be mixed. Further, as long as the effect of the present invention is not impaired, a positive electrode active material other than the lithium excess type positive electrode active material may be mixed and used for the purpose of improving low temperature characteristics, improving output characteristics and the like. In this case, the mixing ratio of the positive electrode active material other than the lithium excess type positive electrode active material in the positive electrode active material may be 20% by mass or less.

リチウム過剰型正極活物質の平均粒径は、0.1μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましく、5μm以上がより好ましい。また、20μm以下とすることが好ましい。正極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、正極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。正極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、正極合剤層の電子伝導性が向上する。ここで、「平均粒径」とは、JIS−Z−8825(2013年)に準拠し、粒子を溶媒で希釈した希釈液に対しレーザー回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、JIS−Z−8819−2(2001年)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値を意味する。 The average particle size of the lithium excess type positive electrode active material is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more, and more preferably 5 μm or more. Further, it is preferably 20 μm or less. By setting the average particle size of the positive electrode active material to the above lower limit or more, the production or handling of the positive electrode active material becomes easy. By setting the average particle size of the positive electrode active material to the above upper limit or less, the electron conductivity of the positive electrode mixture layer is improved. Here, the "average particle size" is based on JIS-Z-8825 (2013), and is based on the particle size distribution measured by a laser diffraction / scattering method with respect to a diluted solution obtained by diluting the particles with a solvent. It means a value at which the volume-based integrated distribution calculated in accordance with Z-8819-2 (2001) is 50%.

本実施形態に係る、正極に用いる非晶質炭素は、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。 The amorphous carbon used for the positive electrode according to the present embodiment is preferably carbon black. Examples of carbon black include furnace black, acetylene black, and ketjen black.

正極合剤層における非晶質炭素の含有量の下限としては、正極合剤層の質量に対して、1質量%が好ましく、2質量%がより好ましい。非晶質炭素の含有量の上限としては、正極合剤層の質量に対して、7質量%が好ましく、5質量%がより好ましい。非晶質炭素の含有量を上記範囲とすることで、充放電サイクル性能を向上させることができる。 The lower limit of the amorphous carbon content in the positive electrode mixture layer is preferably 1% by mass, more preferably 2% by mass, based on the mass of the positive electrode mixture layer. The upper limit of the amorphous carbon content is preferably 7% by mass, more preferably 5% by mass, based on the mass of the positive electrode mixture layer. By setting the content of amorphous carbon in the above range, the charge / discharge cycle performance can be improved.

本実施形態に係る、正極に用いる黒鉛は、CuKα線を用いたエックス線回折測定において、2θ=26.4±1°に半値幅が0.6°以下のピークを有する、炭素質の材料である。
CuKα線を用いたエックス線回折測定において、2θ=26.4±1°のピークの半値幅が0.6°以下であることは、グラフェンがc軸方向に規則的に積層し、結晶性が高いことを意味する。そのため、リチウム過剰型正極活物質と非晶質炭素に、さらに黒鉛を含む電極を、ロールプレス機あるいは平板プレス機で、圧縮する力をかけたとき、グラフェンの層間がずれることによって、電極密度を向上させることができると考えられる(図3参照)。2θ=26.4±1°のピークの半値幅の上限は0.5°がより好ましく、0.4°がよりさらに好ましい。
The graphite used for the positive electrode according to the present embodiment is a carbonaceous material having a peak with a half width of 0.6 ° or less at 2θ = 26.4 ± 1 ° in X-ray diffraction measurement using CuKα rays. ..
In X-ray diffraction measurement using CuKα ray, the fact that the half width of the peak at 2θ = 26.4 ± 1 ° is 0.6 ° or less means that graphene is regularly laminated in the c-axis direction and the crystallinity is high. Means that. Therefore, when a force is applied to compress an electrode containing graphite in addition to the lithium excess positive electrode active material and amorphous carbon with a roll press or a flat plate press, the layers of graphene are displaced to increase the electrode density. It is considered that it can be improved (see FIG. 3). The upper limit of the half width of the peak of 2θ = 26.4 ± 1 ° is more preferably 0.5 ° and even more preferably 0.4 °.

正極に用いる黒鉛の平均粒径の下限は、3μmが好ましく、9μmがより好ましい。また、平均粒径の上限は、16μmが好ましく、13μmがより好ましい。黒鉛の平均粒径を上記範囲とすることで、充放電サイクル性能に優れた正極を提供することができる。ここで、平均粒径とは、JIS−Z−8825(2013年)に準拠し、粒子を溶媒で希釈した希釈液に対しレーザー回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、JIS−Z−8819−2(2001年)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値を意味する。 The lower limit of the average particle size of graphite used for the positive electrode is preferably 3 μm, more preferably 9 μm. The upper limit of the average particle size is preferably 16 μm, more preferably 13 μm. By setting the average particle size of graphite in the above range, it is possible to provide a positive electrode having excellent charge / discharge cycle performance. Here, the average particle size is based on JIS-Z-8825 (2013), and is based on the particle size distribution measured by a laser diffraction / scattering method with respect to a diluted solution obtained by diluting the particles with a solvent. It means a value at which the volume-based integrated distribution calculated in accordance with 8819-2 (2001) is 50%.

正極に用いる黒鉛のBET比表面積の下限は、3m/gが好ましく、4m/gがより好ましい。また、BET比表面積の上限は、12m/gが好ましく、10m/gがより好ましい。黒鉛のBET比表面積を上記範囲とすることで、充放電サイクル性能に優れた正極を提供することができる。 The lower limit of the BET specific surface area of the graphite used for the positive electrode is preferably from 3m 2 / g, 4m 2 / g is more preferable. The upper limit of the BET specific surface area is preferably 12m 2 / g, 10m 2 / g is more preferable. By setting the BET specific surface area of graphite in the above range, it is possible to provide a positive electrode having excellent charge / discharge cycle performance.

正極に用いる黒鉛の形状や種類については、後述の実施例に示すように、特に限定されない。例えば、球状黒鉛であってもよく、塊状黒鉛であってもよく、鱗片状黒鉛であってもよく、薄片状黒鉛であってもよい。なお、球状黒鉛及び塊状黒鉛の形態と、鱗片状黒鉛及び薄片状黒鉛の形態とは、アスペクト比の点で大きく異なる。一般に、球状黒鉛及び塊状黒鉛のアスペクト比は1以上10未満であり、鱗片状黒鉛及び薄片状黒鉛のアスペクト比は10以上25以下である。本実施形態においては、アスペクト比は10以上25以下である黒鉛が好ましい。 The shape and type of graphite used for the positive electrode are not particularly limited as shown in Examples described later. For example, spheroidal graphite may be used, bulk graphite may be used, scaly graphite may be used, or flaky graphite may be used. The morphology of spheroidal graphite and massive graphite and the morphology of scaly graphite and flaky graphite are significantly different in terms of aspect ratio. Generally, the aspect ratio of spheroidal graphite and bulk graphite is 1 or more and less than 10, and the aspect ratio of scaly graphite and flaky graphite is 10 or more and 25 or less. In the present embodiment, graphite having an aspect ratio of 10 or more and 25 or less is preferable.

アスペクト比が10以上25以下である黒鉛において、厚さの上限は、2μmであってよく、1μmであってもよく、0.5μmであってもよい。黒鉛の厚さは、例えば黒鉛を含む正極の断面SEM像から求めることができる。なお、黒鉛の厚さとは、黒鉛粒子の面積が最も大きくなる方向から見た時の黒鉛粒子の表面に対して直交する方向の黒鉛粒子の最大寸法をいう。 In graphite having an aspect ratio of 10 or more and 25 or less, the upper limit of the thickness may be 2 μm, 1 μm, or 0.5 μm. The thickness of graphite can be obtained from, for example, a cross-sectional SEM image of a positive electrode containing graphite. The thickness of graphite refers to the maximum dimension of graphite particles in the direction orthogonal to the surface of the graphite particles when viewed from the direction in which the area of the graphite particles is the largest.

正極合剤層における黒鉛の含有量の下限としては、正極合剤層の質量に対して、0.2質量%が好ましい。上記下限以上とすることで、電極密度を向上させることができる。黒鉛の含有量の上限としては、正極合剤層の質量に対して、2質量%が好ましく、1質量%がより好ましく、0.5質量%がよりさらに好ましい。上記上限以下とすることで、電気化学特性が低下する虞を低減できる。従って、正極合剤層における黒鉛の含有量は、正極合剤層の質量に対して、0.2〜2質量%が好ましく、0.2〜1質量%がより好ましく、0.2〜0.5質量%がよりさらに好ましい。黒鉛の含有量を上記範囲とすることで、電極密度を向上させつつ、電気化学特性が低下する虞を低減できる。 The lower limit of the graphite content in the positive electrode mixture layer is preferably 0.2% by mass with respect to the mass of the positive electrode mixture layer. By setting it to the above lower limit or more, the electrode density can be improved. The upper limit of the graphite content is preferably 2% by mass, more preferably 1% by mass, and even more preferably 0.5% by mass with respect to the mass of the positive electrode mixture layer. By setting it to the above upper limit or less, the possibility that the electrochemical characteristics are deteriorated can be reduced. Therefore, the content of graphite in the positive electrode mixture layer is preferably 0.2 to 2% by mass, more preferably 0.2 to 1% by mass, and 0.2 to 0% by mass with respect to the mass of the positive electrode mixture layer. 5% by mass is even more preferable. By setting the graphite content in the above range, it is possible to improve the electrode density and reduce the risk of deterioration of electrochemical characteristics.

正極合剤層が含む非晶質炭素と、黒鉛との質量比を表す、「黒鉛質量比(=黒鉛の質量/(黒鉛の質量+非晶質炭素の質量))×100(%)」の下限としては、4%が好ましく、6%がさらに好ましい。上記下限以上とすることで、正極の電極密度を向上させることができる。また、黒鉛質量比の上限としては、40%が好ましく、25%がさらに好ましく、10%がよりさらに好ましい。上記上限以下とすることで、電気化学特性が低下する虞を低減できる。 "Graphite mass ratio (= graphite mass / (graphite mass + amorphous carbon mass)) x 100 (%)" representing the mass ratio of amorphous carbon contained in the positive electrode mixture layer to graphite As the lower limit, 4% is preferable, and 6% is more preferable. By setting it to the above lower limit or more, the electrode density of the positive electrode can be improved. The upper limit of the graphite mass ratio is preferably 40%, more preferably 25%, and even more preferably 10%. By setting it to the above upper limit or less, the possibility that the electrochemical characteristics are deteriorated can be reduced.

<エックス線回折測定>
本明細書において、エックス線回折測定は、Rigaku社製エックス線回折装置(品番:RINT−TTR3)を用いて、次の条件にて行う。線源はCuKα、エックス線出力は50kV、300mAとする。スキャンモードはCONTINUOUS、ステップ幅は0.02deg、スキャンスピードは4.0deg/min、入射スリットは1/3deg、長手制限スリットは10mm、受光スリット1は1/3deg、受光スリット2は0.3mmとする。
<X-ray diffraction measurement>
In the present specification, the X-ray diffraction measurement is performed using an X-ray diffraction apparatus manufactured by Rigaku Corporation (product number: RINT-TTR3) under the following conditions. The radiation source is CuKα, and the X-ray output is 50 kV, 300 mA. The scan mode is CONTINUOUS, the step width is 0.02 deg, the scan speed is 4.0 deg / min, the incident slit is 1/3 deg, the longitudinal limiting slit is 10 mm, the light receiving slit 1 is 1/3 deg, and the light receiving slit 2 is 0.3 mm. To do.

<ピーク微分細孔容積測定>
本明細書において、ピーク微分細孔容積測定は、以下の方法により測定する。
被測定試料の粉体1.00gを測定用のサンプル管に入れ、120℃にて6h、180℃にて6h真空乾燥することで、測定試料中の水分を十分に除去する。次に、液体窒素を用いた窒素ガス吸着法により、相対圧力P/P0(P0=約770mmHg)が0から1の範囲内で吸着側、及び脱離側の等温線を測定する。そして、脱離側の等温線を用いてBJH法により累積細孔容積カーブを求める。このカーブから、全細孔容積(cm/g)の値が得られる。次に、上記累積細孔容積カーブを線形(Linear)微分することにより、横軸を細孔径(nm)とし、縦軸を微分細孔容積(mm/(g・nm))とする微分細孔容積カーブを得る。本明細書において、「ピーク微分細孔容積」とは、上記微分細孔容積カーブが最大値を示す点に対応する縦軸の値をいう。「ピーク微分細孔容積」が大きいとは、ある一定の細孔径の細孔数が多いことを意味する。また、本明細書において、「微分細孔容積が最大値を示す細孔径」とは、上記微分細孔容積カーブが最大値を示す点に対応する横軸の値をいう。
<Peak differential pore volume measurement>
In the present specification, the peak differential pore volume measurement is measured by the following method.
1.00 g of the powder of the sample to be measured is placed in a sample tube for measurement and vacuum dried at 120 ° C. for 6 hours and 180 ° C. for 6 hours to sufficiently remove the water content in the measurement sample. Next, the isotherms on the adsorption side and the desorption side are measured within a range of 0 to 1 in relative pressure P / P0 (P0 = about 770 mmHg) by a nitrogen gas adsorption method using liquid nitrogen. Then, the cumulative pore volume curve is obtained by the BJH method using the isothermal line on the desorption side. From this curve, the value of total pore volume (cm 3 / g) is obtained. Next, by linearly differentiating the cumulative pore volume curve, the horizontal axis is the pore diameter (nm) and the vertical axis is the differential pore volume (mm 3 / (g · nm)). Obtain a hole volume curve. In the present specification, the “peak differential pore volume” refers to the value on the vertical axis corresponding to the point where the differential pore volume curve shows the maximum value. A large "peak differential pore volume" means that the number of pores having a certain pore diameter is large. Further, in the present specification, the "pore diameter showing the maximum value of the differential pore volume" means the value on the horizontal axis corresponding to the point where the differential pore volume curve shows the maximum value.

<平均粒径の測定>
測定装置には日機装社製Microtrac(型番:MT3000)を用いる。上記測定装置は、光学台、試料供給部及び制御ソフトを搭載したコンピュータからなり、光学台にはレーザー光透過窓を備えた湿式セルが設置される。測定原理は、測定対象試料が分散溶媒中に分散している分散液が循環している湿式セルにレーザー光を照射し、測定試料からの散乱光分布を粒度分布に変換する方式である。上記分散液は試料供給部に蓄えられ、ポンプによって湿式セルに循環供給される。分散溶媒としてエタノールを用いる。測定制御ソフトにはMicrotrac DHS for Win98 (MT3000)を用いる。上記測定装置に設定入力する「物質情報」については、「透明度」として「反射(REFLECTING)」を選択する。また、溶媒の「屈折率」として1.36を設定する。試料の測定に先立ち、「Set Zero」操作を行う。「Set Zero」操作は、粒子からの散乱光以外の外乱要素(ガラス、ガラス壁面の汚れ、ガラス凸凹など)が後の測定に与える影響を差し引くための操作であり、試料供給部に分散溶媒であるエタノールのみを入れ、湿式セルに分散溶媒であるエタノールのみが循環している状態でバックグラウンド測定を行い、バックグラウンドデータをコンピュータに記憶させる。続いて「Sample LD(Sample Loading)」操作を行う。Sample LD操作は、測定時に湿式セルに循環供給される分散液中の試料濃度を最適化するための操作であり、測定制御ソフトの指示に従って試料供給部に測定対象試料を手動で最適量に達するまで投入する操作である。続いて、「測定」ボタンを押すことで測定操作が行われる。上記測定操作を2回繰り返し、その平均値として測定結果が制御コンピュータから出力される。測定結果は、粒度分布、並びに、D10、D50及びD90の各値(D10、D50及びD90は、2次粒子の粒度分布における累積体積がそれぞれ10%、50%及び90%となる粒度)として取得される。粒度分布の分割幅は、縦軸の頻度を0.01%、横軸の常用対数をとった粒径を0.0376として設定する。得られたD50の値を平均粒径とする。
<Measurement of average particle size>
A Microtrac (model number: MT3000) manufactured by Nikkiso Co., Ltd. is used as the measuring device. The measuring device comprises an optical table, a sample supply unit, and a computer equipped with control software, and a wet cell equipped with a laser light transmitting window is installed in the optical table. The measurement principle is a method in which a wet cell in which a dispersion liquid in which a measurement target sample is dispersed in a dispersion solvent circulates is irradiated with laser light, and the scattered light distribution from the measurement sample is converted into a particle size distribution. The dispersion is stored in the sample supply section and circulated and supplied to the wet cell by a pump. Ethanol is used as the dispersion solvent. Microtrac DHS for Win98 (MT3000) is used as the measurement control software. For the "substance information" to be set and input to the measuring device, "Reflection" is selected as the "transparency". Further, 1.36 is set as the "refractive index" of the solvent. Prior to the measurement of the sample, a "Set Zero" operation is performed. The "Set Zero" operation is an operation for subtracting the influence of disturbance elements (glass, dirt on the glass wall surface, glass unevenness, etc.) other than the scattered light from the particles on the subsequent measurement, and is an operation for subtracting the influence of the dispersion solvent on the sample supply part. A background measurement is performed in a state where only a certain ethanol is put in and only ethanol, which is a dispersion solvent, is circulated in the wet cell, and the background data is stored in the computer. Subsequently, the "Sample LD (Sample Loading)" operation is performed. The Sample LD operation is an operation for optimizing the sample concentration in the dispersion liquid that is circulated and supplied to the wet cell at the time of measurement, and manually reaches the optimum amount of the sample to be measured in the sample supply unit according to the instruction of the measurement control software. It is an operation to put in. Then, the measurement operation is performed by pressing the "measurement" button. The above measurement operation is repeated twice, and the measurement result is output from the control computer as the average value. The measurement results are obtained as the particle size distribution and the respective values of D10, D50 and D90 (D10, D50 and D90 are particle sizes in which the cumulative volumes in the particle size distribution of the secondary particles are 10%, 50% and 90%, respectively). Will be done. The division width of the particle size distribution is set as 0.01% for the frequency on the vertical axis and 0.0376 for the particle size with the common logarithm on the horizontal axis. The obtained value of D50 is used as the average particle size.

<BET比表面積の測定>
ユアサアイオニクス社製比表面積測定装置(商品名:MONOSORB)を用いて、一点法により、試料に対する窒素吸着量(m)を求める。得られた吸着量を、試料の質量(g)で除した値をBET比表面積(m/g)とする。測定に当たって、液体窒素を用いた冷却によるガス吸着を行う。また、冷却前に120℃、15分の予備加熱を行う。測定試料の投入量は、黒鉛では0.2g±0.01gとする。
<Measurement of BET specific surface area>
The amount of nitrogen adsorbed on the sample (m 2 ) is determined by a one-point method using a specific surface area measuring device (trade name: MONOSORB) manufactured by Yuasa Ionics. The value obtained by dividing the obtained adsorption amount by the mass (g) of the sample is defined as the BET specific surface area (m 2 / g). In the measurement, gas adsorption is performed by cooling with liquid nitrogen. In addition, preheating is performed at 120 ° C. for 15 minutes before cooling. The input amount of the measurement sample is 0.2 g ± 0.01 g for graphite.

<測定試料の調整>
本実施形態に係る正極活物質や、本実施形態に係る非水電解質蓄電素子が備える正極に含まれる活物質に対する各測定に供する試料は、以下のとおりの手順、及び条件により、調製する。
測定に供する試料は、正極作製前の粉末試料であれば、そのまま測定に供する。
電池を解体して取り出した正極から試料を採取する場合には、電池を解体する前に、当該電池の公称容量(Ah)と同じ電気量を1時間で通電する電流の10分の1となる電流値(A)で、指定される電圧の下限となる電池電圧に至るまで定電流放電を行い、放電状態とする。解体した結果、金属リチウム電極を負極に用いた電池であれば、以下に述べる追加作業は行わず、正極から採取した正極合剤を測定対象とする。金属リチウム電極を負極に用いた電池でない場合は、正極電位を正確に制御するため、電池を解体して取り出した正極を作用極とし、金属リチウム電極を対極とした電池を組立て、正極合剤1g当たり10mAの電流値で、電圧が2.0Vとなるまで定電流放電を行い、放電状態に調整した後、再解体する。取り出した正極は、ジメチルカーボネートを用いて付着した非水電解質を十分に洗浄し、室温にて一昼夜の乾燥後、正極から正極合剤を採取する。なお、電池の解体から再解体までの作業、及び正極板の洗浄、乾燥作業は、露点−60℃以下のアルゴン雰囲気中で行う。
エックス線回折測定に供する試料は、上記合剤を、瑪瑙製乳鉢で壊砕後、測定に供する。
ピーク微分細孔容積測定に供する試料は、上記合剤を、小型電気炉を用いて600℃で2時間焼成することで導電剤、及び結着剤を除去し、得られた粉末を測定に供する。
<Adjustment of measurement sample>
Samples to be used for each measurement of the positive electrode active material according to the present embodiment and the active material contained in the positive electrode included in the non-aqueous electrolyte power storage element according to the present embodiment are prepared according to the following procedures and conditions.
If the sample to be measured is a powder sample before the positive electrode is prepared, it is used as it is for measurement.
When a sample is collected from the positive electrode taken out by disassembling the battery, the amount of electricity equal to the nominal capacity (Ah) of the battery is one tenth of the current energized in one hour before disassembling the battery. With the current value (A), constant current discharge is performed up to the battery voltage which is the lower limit of the specified voltage, and the state is set to the discharged state. As a result of disassembly, if the battery uses a metallic lithium electrode as the negative electrode, the positive electrode mixture collected from the positive electrode is the measurement target without performing the additional work described below. If the battery does not use a metallic lithium electrode as the negative electrode, in order to accurately control the positive electrode potential, a battery with the positive electrode taken out by disassembling the battery as the working electrode and the metallic lithium electrode as the counter electrode is assembled, and the positive electrode mixture 1 g. With a current value of 10 mA per unit, constant current discharge is performed until the voltage reaches 2.0 V, adjusted to the discharged state, and then disassembled again. The positive electrode taken out is thoroughly washed with dimethyl carbonate to thoroughly wash the adhered non-aqueous electrolyte, dried at room temperature for 24 hours, and then the positive electrode mixture is collected from the positive electrode. The work from disassembly to re-disassembly of the battery, and the cleaning and drying work of the positive electrode plate are performed in an argon atmosphere having a dew point of −60 ° C. or lower.
For the sample to be used for X-ray diffraction measurement, the above mixture is crushed in an agate mortar and then used for measurement.
For the sample to be used for the peak differential pore volume measurement, the conductive agent and the binder are removed by firing the above mixture at 600 ° C. for 2 hours in a small electric furnace, and the obtained powder is used for the measurement. ..

<非水電解質蓄電素子の構成>
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子(以下、単に「蓄電素子」ともいう。)は、正極と、負極と、非水電解質とを備える。非水電解質蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池(以下、単に「二次電池」ともいう。)について説明する。
<Structure of non-aqueous electrolyte power storage element>
The non-aqueous electrolyte power storage element (hereinafter, also simply referred to as “storage element”) according to the embodiment of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. As an example of the non-aqueous electrolyte power storage element, a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, also simply referred to as “secondary battery”) will be described.

(正極)
正極は、正極基材と、当該正極基材に直接又は中間層を介して配される正極合剤層とを有する。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode mixture layer arranged directly on the positive electrode base material or via an intermediate layer.

正極基材は、導電性を有する。正極基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はこれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ、及びコストの観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。正極基材としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、正極基材としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔が好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS−H−4000(2014年)に規定されるA1085、A3003等が例示できる。 The positive electrode base material has conductivity. As the material of the positive electrode base material, metals such as aluminum, titanium, tantalum, and stainless steel, or alloys thereof are used. Among these, aluminum or an aluminum alloy is preferable from the viewpoint of potential resistance, high conductivity, and cost. Examples of the positive electrode base material include foil and a vapor-deposited film, and foil is preferable from the viewpoint of cost. Therefore, aluminum foil or aluminum alloy foil is preferable as the positive electrode base material. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085 and A3003 specified in JIS-H-4000 (2014).

正極基材の平均厚さの下限としては、5μmが好ましく、10μmがより好ましい。正極基材の平均厚さの上限としては、30μmが好ましく、20μmがより好ましい。正極基材の平均厚さが上記下限以上とすることで、正極基材の強度を高めることができる。正極基材の平均厚さが上記上限以下とすることで、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。「平均厚さ」とは、任意の十点において測定した厚さの平均値をいう。他の部材等に対して「平均厚さ」を用いる場合にも同様に定義される。 As the lower limit of the average thickness of the positive electrode base material, 5 μm is preferable, and 10 μm is more preferable. The upper limit of the average thickness of the positive electrode base material is preferably 30 μm, more preferably 20 μm. By setting the average thickness of the positive electrode base material to the above lower limit or more, the strength of the positive electrode base material can be increased. By setting the average thickness of the positive electrode base material to be equal to or less than the above upper limit, the energy density per volume of the secondary battery can be increased. "Average thickness" means the average value of the thickness measured at any ten points. The same definition applies when the "average thickness" is used for other members and the like.

中間層は、正極基材と正極合剤層との間に配される層である。中間層は、炭素粒子等の導電性を有する粒子を含むことで正極基材と正極合剤層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば、樹脂バインダ、及び導電性を有する粒子を含む。 The intermediate layer is a layer arranged between the positive electrode base material and the positive electrode mixture layer. The intermediate layer contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the positive electrode base material and the positive electrode mixture layer. The composition of the intermediate layer is not particularly limited, and includes, for example, a resin binder and conductive particles.

正極合剤層は、正極活物質を含む。正極合剤層は、必要に応じて、導電剤、バインダ(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。 The positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material. The positive electrode mixture layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary.

粉体を所定の形状で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法として、例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェトミル、旋回気流型ジェットミル又は篩等を用いる方法が挙げられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、篩や風力分級機等が、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。 A crusher, a classifier, or the like is used to obtain the powder in a predetermined shape. Examples of the crushing method include a method using a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a planetary ball mill, a jet mill, a counter jet mill, a swirling airflow type jet mill, a sieve, or the like. At the time of pulverization, wet pulverization in which water or an organic solvent such as hexane coexists can also be used. As a classification method, a sieve, a wind power classifier, or the like is used as needed for both dry and wet types.

正極合剤層における正極活物質の含有量の下限としては、正極合剤層の質量に対して、90質量%が好ましく、93質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましい。正極活物質の含有量を上記下限以上とすることで、放電容量を高めることができる。正極活物質の含有量の上限としては、正極合剤層の質量に対して、99質量%が好ましく、97質量%がより好ましい。正極活物質粒子の含有量を上記上限以下とすることで、正極の製造が容易になる。 The lower limit of the content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is preferably 90% by mass, more preferably 93% by mass, still more preferably 95% by mass, based on the mass of the positive electrode mixture layer. By setting the content of the positive electrode active material to the above lower limit or more, the discharge capacity can be increased. The upper limit of the content of the positive electrode active material is preferably 99% by mass, more preferably 97% by mass, based on the mass of the positive electrode mixture layer. By setting the content of the positive electrode active material particles to the above upper limit or less, the production of the positive electrode becomes easy.

バインダ(結着剤)としては、例えば、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。 Examples of the binder (binding agent) include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). , Elastomers such as sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR), fluororubber; and thermoplastic polymers.

正極合剤層における結着剤の含有量の下限としては、正極合剤層の質量に対して、1質量%が好ましく、3質量%がより好ましい。結着剤の含有量の上限としては、正極合剤層の質量に対して、7質量%が好ましく、5質量%がより好ましい。結着剤の含有量を上記範囲とすることで、活物質を安定して保持することができる。 The lower limit of the content of the binder in the positive electrode mixture layer is preferably 1% by mass, more preferably 3% by mass, based on the mass of the positive electrode mixture layer. The upper limit of the content of the binder is preferably 7% by mass, more preferably 5% by mass, based on the mass of the positive electrode mixture layer. By setting the content of the binder within the above range, the active material can be stably retained.

増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。増粘剤がリチウム等と反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させてもよい。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium or the like, this functional group may be inactivated by methylation or the like in advance.

フィラーは、特に限定されない。フィラーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、アルミノシリケイト等が挙げられる。 The filler is not particularly limited. Examples of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, glass, aluminosilicate and the like.

正極合剤層は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Nb、W等の遷移金属元素を正極活物質、導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The positive electrode mixture layer is a typical non-metal element such as B, N, P, F, Cl, Br, I, a typical metal element such as Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sc. , Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Nb, W and other transition metal elements as components other than positive electrode active materials, conductive agents, binders, thickeners and fillers. It may be contained.

(負極)
負極は、負極基材と、当該負極基材に直接又は中間層を介して配される負極合剤層とを有する。中間層の構成は特に限定されず、例えば上記正極で例示した構成から選択することができる。
(Negative electrode)
The negative electrode has a negative electrode base material and a negative electrode mixture layer arranged directly on the negative electrode base material or via an intermediate layer. The configuration of the intermediate layer is not particularly limited, and for example, it can be selected from the configurations exemplified by the positive electrode.

負極基材は、導電性を有する。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼の金属又はこれらの合金が用いられる。これらの中でも銅又は銅合金が好ましい。負極基材としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、負極基材としては銅箔又は銅合金箔が好ましい。銅箔の例としては、圧延銅箔、電解銅箔等が挙げられる。 The negative electrode base material has conductivity. As the material of the negative electrode base material, copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel metal or an alloy thereof is used. Among these, copper or a copper alloy is preferable. Examples of the negative electrode base material include foil and a vapor-deposited film, and foil is preferable from the viewpoint of cost. Therefore, a copper foil or a copper alloy foil is preferable as the negative electrode base material. Examples of the copper foil include rolled copper foil, electrolytic copper foil and the like.

負極基材の平均厚さの下限としては、3μmが好ましく、5μmがより好ましい。負極基材の平均厚さの上限としては、30μmが好ましく、20μmがより好ましい。負極基材の平均厚さが上記下限以上とすることで、負極基材の強度を高めることができる。負極基材の平均厚さが上記上限以下とすることで、二次電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。 The lower limit of the average thickness of the negative electrode base material is preferably 3 μm, more preferably 5 μm. The upper limit of the average thickness of the negative electrode base material is preferably 30 μm, more preferably 20 μm. By setting the average thickness of the negative electrode base material to be equal to or higher than the above lower limit, the strength of the negative electrode base material can be increased. By setting the average thickness of the negative electrode base material to be equal to or less than the above upper limit, the energy density per volume of the secondary battery can be increased.

負極合剤層は、負極活物質を含む。負極合剤層は、必要に応じて導電剤、バインダ(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー等の任意成分は、上記正極で例示した材料から選択できる。 The negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material. The negative electrode mixture layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary. Optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler can be selected from the materials exemplified by the positive electrode.

負極合剤層は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Ta、Hf、Nb、W等の遷移金属元素を負極活物質、導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The negative electrode mixture layer is a typical non-metal element such as B, N, P, F, Cl, Br, I, a typical metal element such as Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sc. , Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, W and other transition metal elements as negative electrode active materials, conductive agents, binders, thickeners, fillers. It may be contained as a component other than.

負極活物質としては、公知の負極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵、及び放出することができる材料が用いられる。負極活物質としては、例えば、金属Li;Si、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Ti酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;LiTi12、LiTiO2、TiNb等のチタン含有酸化物;ポリリン酸化合物;炭化ケイ素;黒鉛(グラファイト)、非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料等が挙げられる。これらの材料の中でも、黒鉛、及び非黒鉛質炭素が好ましい。負極合剤層においては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The negative electrode active material can be appropriately selected from known negative electrode active materials. As the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery, a material capable of occluding and releasing lithium ions is usually used. Examples of the negative electrode active material include metal Li; metal or semi-metal such as Si and Sn; metal oxide or semi-metal oxide such as Si oxide, Ti oxide and Sn oxide; Li 4 Ti 5 O 12 ; Titanium-containing oxides such as LiTIO 2 and TiNb 2 O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide; carbon materials such as graphite (graphite) and non-graphitizable carbon (graphitizable carbon or non-graphitizable carbon). Be done. Among these materials, graphite and non-graphitic carbon are preferable. In the negative electrode mixture layer, one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be mixed and used.

負極に用いる黒鉛は、充放電前又は放電状態において、エックス線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.33nm以上0.34nm未満の炭素材料をいう。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。安定した物性の材料を入手できるという観点で、人造黒鉛が好ましい。 Graphite used for the negative electrode refers to a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of (002) planes determined by X-ray diffraction method of 0.33 nm or more and less than 0.34 nm before charging / discharging or in a discharged state. Examples of graphite include natural graphite and artificial graphite. Artificial graphite is preferable from the viewpoint that a material having stable physical properties can be obtained.

「非黒鉛質炭素」とは、充放電前又は放電状態においてエックス線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.34nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。非黒鉛質炭素としては、難黒鉛化性炭素や、易黒鉛化性炭素が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、例えば、樹脂由来の材料、石油ピッチまたは石油ピッチ由来の材料、石油コークスまたは石油コークス由来の材料、植物由来の材料、アルコール由来の材料等が挙げられる。 “Non-graphitic carbon” refers to a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of (002) planes determined by X-ray diffraction before charging / discharging or in a discharged state of 0.34 nm or more and 0.42 nm or less. .. Examples of non-graphitizable carbon include non-graphitizable carbon and easily graphitizable carbon. Examples of the non-graphitic carbon include a resin-derived material, a petroleum pitch or a petroleum pitch-derived material, a petroleum coke or a petroleum coke-derived material, a plant-derived material, an alcohol-derived material and the like.

「難黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.36nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。 The “non-graphitizable carbon” refers to a carbon material having d 002 of 0.36 nm or more and 0.42 nm or less.

「易黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.34nm以上0.36nm未満の炭素材料をいう。 The “graphitizable carbon” refers to a carbon material in which d 002 is 0.34 nm or more and less than 0.36 nm.

負極活物質の平均粒径は、例えば、1μm以上100μm以下とすることができる。負極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、負極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。負極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、合剤層の電子伝導性が向上する。粉体を所定の形状で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法、及び粉級方法は、例えば、上記正極で例示した方法から選択できる。 The average particle size of the negative electrode active material can be, for example, 1 μm or more and 100 μm or less. By setting the average particle size of the negative electrode active material to the above lower limit or more, the production or handling of the negative electrode active material becomes easy. By setting the average particle size of the negative electrode active material to the above upper limit or less, the electron conductivity of the mixture layer is improved. A crusher, a classifier, or the like is used to obtain the powder in a predetermined shape. The pulverization method and the powder grade method can be selected from, for example, the methods exemplified for the positive electrode.

負極合剤層における負極活物質の含有量の下限としては、60質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。負極活物質の含有量を上記下限以上とすることで、二次電池の電気容量を高めることができる。負極活物質の含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量%がより好ましい。負極活物質粒子の含有量を上記上限以下とすることで、負極の製造が容易になる。 The lower limit of the content of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer is preferably 60% by mass, more preferably 80% by mass, and even more preferably 90% by mass. By setting the content of the negative electrode active material to the above lower limit or more, the electric capacity of the secondary battery can be increased. The upper limit of the content of the negative electrode active material is preferably 99% by mass, more preferably 98% by mass. By setting the content of the negative electrode active material particles to the above upper limit or less, the production of the negative electrode becomes easy.

(セパレータ)
セパレータは、公知のセパレータの中から適宜選択できる。セパレータとして、例えば、基材層のみからなるセパレータ、基材層の一方の面又は双方の面に耐熱粒子とバインダとを含む耐熱層が形成されたセパレータ等を使用することができる。セパレータの基材層の材質としては、例えば、織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が挙げられる。これらの材質の中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。セパレータの基材層の材料としては、シャットダウン機能の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。セパレータの基材層として、これらの樹脂を複合した材料を用いてもよい。
(Separator)
The separator can be appropriately selected from known separators. As the separator, for example, a separator composed of only a base material layer, a separator having a heat-resistant layer containing heat-resistant particles and a binder formed on one surface or both surfaces of the base material layer can be used. Examples of the material of the base material layer of the separator include woven fabrics, non-woven fabrics, and porous resin films. Among these materials, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a non-woven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of a non-aqueous electrolyte. As the material of the base material layer of the separator, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable from the viewpoint of shutdown function, and polyimide and aramid are preferable from the viewpoint of oxidative decomposition resistance. A composite material of these resins may be used as the base material layer of the separator.

耐熱層に含まれる耐熱粒子は、大気下で500℃にて重量減少が5%以下であるものが好ましく、大気下で800℃にて重量減少が5%以下であるものがさらに好ましい。重量減少が所定以下である材料として無機化合物が挙げられる。無機化合物として、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム―酸化ケイ素複合酸化物等の酸化物;窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物;フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶;シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶;タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。無機化合物として、これらの物質の単体又は複合体を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの無機化合物の中でも、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又は酸化アルミニウム―酸化ケイ素複合酸化物が好ましい。 The heat-resistant particles contained in the heat-resistant layer preferably have a weight loss of 5% or less at 500 ° C. in the atmosphere, and more preferably 5% or less in weight loss at 800 ° C. in the air. Inorganic compounds can be mentioned as materials whose weight loss is less than or equal to a predetermined value. Examples of the inorganic compound include oxides such as iron oxide, silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, barium titanate, zirconium oxide, and aluminum oxide-silicon oxide composite oxide; nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride; fluoride. Slowly soluble ionic crystals such as calcium, barium fluoride, barium sulfate; covalent crystals such as silicon and diamond; talc, montmorillonite, boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mulite, spinel, olivine, sericite, bentonite, mica Examples thereof include substances derived from mineral resources such as, or artificial products thereof. As the inorganic compound, a simple substance or a complex of these substances may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used. Among these inorganic compounds, silicon oxide, aluminum oxide, or aluminum oxide-silicon oxide composite oxide is preferable.

セパレータの空孔率は、強度の観点から80体積%以下が好ましく、放電性能の観点から20体積%以上が好ましい。ここで、「空孔率」とは、体積基準の値であり、水銀ポロシメータでの測定値を意味する。 The porosity of the separator is preferably 80% by volume or less from the viewpoint of strength, and preferably 20% by volume or more from the viewpoint of discharge performance. Here, the "vacancy ratio" is a volume-based value, and means a value measured by a mercury porosimeter.

セパレータとして、ポリマーと非水電解質とで構成されるポリマーゲルを用いてもよい。ポリマーとして、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリメチルメタアクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。ポリマーゲルを用いると、漏液を抑制する効果がある。セパレータとして、上述したような多孔質樹脂フィルム又は不織布等とポリマーゲルを併用してもよい。 As the separator, a polymer gel composed of a polymer and a non-aqueous electrolyte may be used. Examples of the polymer include polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polymethylmethacrylate, polyvinylacetate, polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene fluoride and the like. The use of polymer gel has the effect of suppressing liquid leakage. As the separator, a polymer gel may be used in combination with the above-mentioned porous resin film or non-woven fabric.

(非水電解質)
非水電解質としては、公知の非水電解質の中から適宜選択できる。非水電解質には、非水電解液を用いてもよい。非水電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte can be appropriately selected from known non-aqueous electrolytes. A non-aqueous electrolyte solution may be used as the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte solution contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、公知の非水溶媒の中から適宜選択できる。非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、カルボン酸エステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、エーテル、アミド、ニトリル等が挙げられる。非水溶媒として、これらの化合物に含まれる水素原子の一部がハロゲンに置換されたものを用いてもよい。 The non-aqueous solvent can be appropriately selected from known non-aqueous solvents. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonate, chain carbonate, carboxylic acid ester, phosphoric acid ester, sulfonic acid ester, ether, amide, nitrile and the like. As the non-aqueous solvent, those in which some of the hydrogen atoms contained in these compounds are replaced with halogen may be used.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、スチレンカーボネート、1−フェニルビニレンカーボネート、1,2−ジフェニルビニレンカーボネート等が挙げられる。これらの中でもECが好ましい。 As the cyclic carbonate, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), difluoroethylene carbonate. (DFEC), styrene carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate and the like can be mentioned. Of these, EC is preferable.

鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジフェニルカーボネート、トリフルオロエチルメチルカーボネート、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。これらの中でもEMCが好ましい。 Examples of the chain carbonate include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate, and bis (trifluoroethyl) carbonate. Of these, EMC is preferable.

非水溶媒として、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートを用いることで、電解質塩の解離を促進して非水電解液のイオン伝導度を向上させることができる。鎖状カーボネートを用いることで、非水電解液の粘度を低く抑えることができる。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比率(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、例えば、5:95から50:50の範囲とすることが好ましい。 As the non-aqueous solvent, it is preferable to use cyclic carbonate or chain carbonate, and it is more preferable to use cyclic carbonate and chain carbonate in combination. By using the cyclic carbonate, the dissociation of the electrolyte salt can be promoted and the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte solution can be improved. By using the chain carbonate, the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be kept low. When the cyclic carbonate and the chain carbonate are used in combination, the volume ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate (cyclic carbonate: chain carbonate) is preferably in the range of, for example, 5:95 to 50:50.

電解質塩としては、公知の電解質塩から適宜選択できる。電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等が挙げられる。これらの中でもリチウム塩が好ましい。 The electrolyte salt can be appropriately selected from known electrolyte salts. Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt and the like. Of these, lithium salts are preferred.

リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のハロゲン化炭化水素基を有するリチウム塩等が挙げられる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPFがより好ましい。 Lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2). C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 and other halogenated hydrocarbon groups Examples thereof include lithium salts having. Among these, an inorganic lithium salt is preferable, and LiPF 6 is more preferable.

非水電解液における電解質塩の含有量の下限としては、0.1mol/Lが好ましく、0.3mol/Lがより好ましく、0.5mol/Lがさらに好ましく、0.7mol/Lが特に好ましい。電解質塩の含有量の上限としては、例えば、2.5mol/Lが好ましく、2mol/Lがより好ましく、1.5mol/Lがさらに好ましい。 The lower limit of the content of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolytic solution is preferably 0.1 mol / L, more preferably 0.3 mol / L, further preferably 0.5 mol / L, and particularly preferably 0.7 mol / L. As the upper limit of the content of the electrolyte salt, for example, 2.5 mol / L is preferable, 2 mol / L is more preferable, and 1.5 mol / L is further preferable.

非水電解液は、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)等のハロゲン化炭酸エステル;リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)、リチウムジフルオロオキサレートボレート(LiFOB)、リチウムビス(オキサレート)ジフルオロホスフェート(LiFOP)等のシュウ酸基を有する塩;リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)等のイミド塩;ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の上記芳香族化合物の部分ハロゲン化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール等のハロゲン化アニソール化合物;ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物;亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、プロパンスルトン、プロペンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、トルエンスルホン酸メチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、4,4’−ビス(2,2−ジオキソ−1,3,2−ジオキサチオラン、4−メチルスルホニルオキシメチル−2,2−ジオキソ−1,3,2−ジオキサチオラン、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド、パーフルオロオクタン、ホウ酸トリストリメチルシリル、リン酸トリストリメチルシリル、チタン酸テトラキストリメチルシリル、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム等が挙げられる。これら添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The non-aqueous electrolyte solution may contain additives. Examples of the additive include halogenated carbonates such as fluoroethylene carbonate (FEC) and difluoroethylene carbonate (DFEC); lithium bis (oxalate) borate (LiBOB), lithium difluorooxalate borate (LiFOB), lithium bis (oxalate). ) Salts having a oxalic acid group such as difluorophosphate (LiFOP); imide salts such as lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI); partial hydrides of biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, terphenyl, cyclohexylbenzene, t Aromatic compounds such as −butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether and dibenzofuran; partial halides of the above aromatic compounds such as 2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene and p-cyclohexylfluorobenzene; 2,4-difluoro Halogenated anisole compounds such as anisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 3,5-difluoroanisole; vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, ethylvinylene carbonate, succinic anhydride, glutaric anhydride, maleine anhydride Acid, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride; ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, propane sulton, propensulton, butane sulton, methyl methanesulfonate, busulphan, methyl toluenesulfonate, sulfuric acid Dimethyl, ethylene sulfate, sulfolane, dimethylsulfone, diethylsulfone, dimethylsulfoxide, diethylsulfoxide, tetramethylenesulfoxide, diphenylsulfide, 4,4'-bis (2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane, 4-methyl) Sulfonyloxymethyl-2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolane, thioanisol, diphenyldisulfide, dipyridinium disulfide, perfluorooctane, tritrimethylsilyl borate, tritrimethylsilyl phosphate, tetrakistrimethylsilyl titanate, monofluorophosphorus Examples thereof include lithium acid and lithium difluorophosphate. These additives may be used alone or in combination of two or more.

非水電解液全体に対するこれらの添加剤の含有割合の下限としては、0.01質量%が好ましく、0.1質量%がより好ましく、0.2質量%がさらに好ましい。添加剤の含有割合の上限としては、10質量%が好ましく、7質量%がより好ましく、5質量%がより好ましく、3質量%がさらに好ましい。添加剤の含有割合を上記範囲とすることで、高温保存後の容量維持性能又は充放電サイクル性能を向上させたり、安全性をより向上させたりすることができる。 The lower limit of the content ratio of these additives with respect to the entire non-aqueous electrolyte solution is preferably 0.01% by mass, more preferably 0.1% by mass, and even more preferably 0.2% by mass. As the upper limit of the content ratio of the additive, 10% by mass is preferable, 7% by mass is more preferable, 5% by mass is more preferable, and 3% by mass is further preferable. By setting the content ratio of the additive in the above range, it is possible to improve the capacity maintenance performance or charge / discharge cycle performance after high temperature storage, and further improve the safety.

非水電解質には、固体電解質を用いてもよく、非水電解液と固体電解質とを併用してもよい。 As the non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte may be used, or a non-aqueous electrolyte solution and a solid electrolyte may be used in combination.

固体電解質としては、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオン伝導性を有し、常温(例えば15℃〜25℃)において固体である任意の材料から選択できる。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、及び酸窒化物固体電解質、ポリマー固体電解質等が挙げられる。 The solid electrolyte can be selected from any material having ionic conductivity such as lithium, sodium and calcium and being solid at room temperature (for example, 15 ° C. to 25 ° C.). Examples of the solid electrolyte include sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, oxynitride solid electrolytes, polymer solid electrolytes and the like.

硫化物固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の場合、例えば、LiS−P系等が挙げられる。硫化物固体電解質としては、例えば、LiS−P、LiI−LiS−P、Li10Ge−P12、等が挙げられる。 Examples of the sulfide solid electrolyte include Li 2 SP 2 S 5 series in the case of a lithium ion secondary battery. Examples of the sulfide solid electrolyte include Li 2 SP 2 S 5 , Li I-Li 2 SP 2 S 5 , Li 10 Ge-P 2 S 12 , and the like.

本実施形態の蓄電素子の形状については特に限定されるものではなく、例えば、円筒型電池、ラミネートフィルム型電池、角型電池、扁平型電池、コイン型電池、ボタン型電池等が挙げられる。
図1に、本発明の蓄電素子の一実施形態として角型の非水電解質二次電池の一例を示す。セパレータを挟んで巻回された正極、及び負極を有する電極体2が角型のケース3に収納される。正極は正極リード4’を介して正極端子4と電気的に接続されている。負極は負極リード5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。
The shape of the power storage element of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a laminated film type battery, a square battery, a flat type battery, a coin type battery, and a button type battery.
FIG. 1 shows an example of a square non-aqueous electrolyte secondary battery as an embodiment of the power storage element of the present invention. The positive electrode wound around the separator and the electrode body 2 having the negative electrode are housed in the square case 3. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 4'. The negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 5'.

<非水電解質蓄電装置の構成>
本実施形態の蓄電素子は、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器用電源、又は電力貯蔵用電源等に、複数の蓄電素子1を集合して構成した蓄電ユニット(バッテリーモジュール)として搭載することができる。この場合、蓄電装置に含まれる少なくとも一つの蓄電素子に対して、本発明の技術が適用されていればよい。
図2に、電気的に接続された二以上の蓄電素子1が集合した蓄電ユニット20をさらに集合した蓄電装置30の一例を示す。蓄電装置30は、二以上の蓄電素子1を電気的に接続するバスバ(図示せず)、二以上の蓄電ユニット20を電気的に接続するバスバ(図示せず)を備えていてもよい。蓄電ユニット20又は蓄電装置30は、一以上の蓄電素子の状態を監視する状態監視装置(図示せず)を備えていてもよい。
<Configuration of non-aqueous electrolyte power storage device>
The power storage element of the present embodiment stores a plurality of power storage elements in an electric vehicle (EV), a power source for an automobile such as a plug-in hybrid vehicle (PHEV), a power source for an electronic device such as a personal computer or a communication terminal, or a power source for power storage. It can be mounted as a power storage unit (battery module) formed by assembling the elements 1. In this case, the technique of the present invention may be applied to at least one power storage element included in the power storage device.
FIG. 2 shows an example of a power storage device 30 in which a power storage unit 20 in which two or more electrically connected power storage elements 1 are assembled is further assembled. The power storage device 30 may include a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage elements 1 and a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage units 20. The power storage unit 20 or the power storage device 30 may include a condition monitoring device (not shown) that monitors the state of one or more power storage elements.

<非水電解質蓄電素子の製造方法>
本実施形態の蓄電素子の製造方法は、公知の方法から適宜選択できる。当該製造方法は、例えば、電極体を準備する工程と、非水電解質を準備する工程と、電極体、及び非水電解質を容器に収容する工程と、を備える。電極体を準備する工程は、正極、及び負極を準備する工程と、正極、及び負極を、セパレータを介して積層又は巻回することにより電極体を形成する工程を備える。
<Manufacturing method of non-aqueous electrolyte power storage element>
The method for manufacturing the power storage element of the present embodiment can be appropriately selected from known methods. The manufacturing method includes, for example, a step of preparing an electrode body, a step of preparing a non-aqueous electrolyte, and a step of accommodating the electrode body and the non-aqueous electrolyte in a container. The step of preparing the electrode body includes a step of preparing a positive electrode body and a negative electrode body, and a step of forming the electrode body by laminating or winding the positive electrode body and the negative electrode body via a separator.

非水電解質を容器に収容する工程は、公知の方法から適宜選択できる。例えば、非水電解質に非水電解液を用いる場合、容器に形成された注入口から非水電解液を注入した後、注入口を封止すればよい。 The step of accommodating the non-aqueous electrolyte in the container can be appropriately selected from known methods. For example, when a non-aqueous electrolyte solution is used as the non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution may be injected from the injection port formed in the container, and then the injection port may be sealed.

<その他の実施形態>
尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成又は周知技術に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。また、ある実施形態の構成に対して周知技術を付加することができる。
<Other Embodiments>
The power storage element of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention. For example, the configuration of one embodiment can be added to the configuration of another embodiment, and a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment or a well-known technique. In addition, some of the configurations of certain embodiments can be deleted. Further, a well-known technique can be added to the configuration of a certain embodiment.

上記実施形態では、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として用いられる場合について説明したが、蓄電素子の種類、形状、寸法、容量等は任意である。本発明は、種々の二次電池、一次電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタにも適用できる。 In the above embodiment, the case where the power storage element is used as a non-aqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery) capable of charging and discharging has been described, but the type, shape, size, capacity, etc. of the power storage element are arbitrary. .. The present invention can also be applied to capacitors such as various secondary batteries, primary batteries, electric double layer capacitors and lithium ion capacitors.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The present invention is not limited to the following examples.

[リチウム過剰型正極活物質(LR1)の作製]
<リチウム過剰型正極活物質の合成>
硫酸ニッケル6水和物17.7g及び硫酸マンガン5水和物32.5gを秤量し、これらの全量をイオン交換水200mLに溶解させ、Ni:Mnのモル比が33.3:66.7となる1.0mol/Lの硫酸塩水溶液を作製した。一方、2Lの反応槽に750mLのイオン交換水を注ぎ、COガスを30minバブリングさせることにより、イオン交換水中にCOを溶解させた。反応槽の温度を50℃(±2℃)に設定し、攪拌モーターを備えたパドル翼を用いて反応槽内を700rpmの回転速度で攪拌しながら、上記硫酸塩水溶液を2mL/minの速度で滴下した。ここで、滴下の開始から終了までの間、1.0mol/Lの炭酸ナトリウムを含有する水溶液を適宜滴下することにより、反応槽中のpHが常に7.9(±0.05)を保つように制御した。滴下終了後、反応槽内の攪拌をさらに5h継続した。攪拌の停止後、12h以上静置した。
次に、吸引ろ過装置を用いて、反応槽内に生成した共沈炭酸塩の粒子を分離し、さらにイオン交換水を用いて粒子に付着しているナトリウムイオンを洗浄除去し、電気炉を用いて、空気雰囲気中、常圧下、80℃にて20h乾燥させた。その後、粒径を揃えるために、瑪瑙製乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、共沈炭酸塩前駆体を作製した。
[Preparation of lithium excess positive electrode active material (LR1)]
<Synthesis of lithium excess positive electrode active material>
17.7 g of nickel sulfate hexahydrate and 32.5 g of manganese sulfate pentahydrate were weighed, and the total amount of these was dissolved in 200 mL of ion-exchanged water, and the molar ratio of Ni: Mn was 33.3: 66.7. A 1.0 mol / L sulfate aqueous solution was prepared. On the other hand, CO 2 was dissolved in the ion-exchanged water by pouring 750 mL of ion-exchanged water into a 2 L reaction vessel and bubbling CO 2 gas for 30 minutes. The temperature of the reaction vessel is set to 50 ° C. (± 2 ° C.), and the above sulfate aqueous solution is stirred at a speed of 2 mL / min while stirring the inside of the reaction vessel at a rotation speed of 700 rpm using a paddle blade equipped with a stirring motor. Dropped. Here, the pH in the reaction vessel is always maintained at 7.9 (± 0.05) by appropriately dropping an aqueous solution containing 1.0 mol / L sodium carbonate from the start to the end of the dropping. Controlled to. After completion of the dropping, stirring in the reaction vessel was continued for another 5 hours. After the stirring was stopped, the mixture was allowed to stand for 12 hours or more.
Next, the particles of coprecipitated carbonate generated in the reaction vessel are separated using a suction filtration device, and the sodium ions adhering to the particles are washed and removed using ion-exchanged water, and an electric furnace is used. Then, it was dried at 80 ° C. for 20 hours under normal pressure in an air atmosphere. Then, in order to make the particle size uniform, it was crushed in an agate mortar for several minutes. In this way, a coprecipitated carbonate precursor was prepared.

上記共沈炭酸塩前駆体2.8gに、炭酸リチウム1.2gを加え、瑪瑙製乳鉢を用いてよく混合し、Li:Me(Ni及びMnの合計)のモル比が1.33となる混合粉体を調製した。ペレット成型機を用いて、40MPaの圧力で成型し、直径25mmのペレットとした。ペレット成型に供した混合粉体の量は、想定する最終生成物の質量が2.5gとなるように換算して決定した。上記ペレット1個を全長約50mmのアルミナ製るつぼのフタに載置し、箱型電気炉(型番:AMF20)に設置し、空気雰囲気中、常圧下、常温から890℃の温度まで10時間かけて昇温し、昇温後温度で9h焼成した。上記箱型電気炉の内部寸法は、縦10cm、幅20cm、奥行き30cmであり、幅方向20cm間隔に電熱線が入っている。焼成後、ヒーターのスイッチを切り、アルミナ製るつぼのフタを炉内に置いたまま自然放冷した。この結果、炉の温度は5時間後には約200℃程度にまで低下するが、その後の降温速度はやや緩やかである。一昼夜経過後、炉の温度が100℃以下となっていることを確認してから、ペレットを取り出し、粒径を揃えるために、瑪瑙製乳鉢で数分間粉砕した。このようにして、リチウム過剰型正極活物質Li1.14Ni0.29Mn0.57(Li/Me=1.33)を作製した。 To 2.8 g of the coprecipitated carbonate precursor, 1.2 g of lithium carbonate was added and mixed well using an agate mortar, and the mixture had a molar ratio of Li: Me (total of Ni and Mn) of 1.33. A powder was prepared. It was molded at a pressure of 40 MPa using a pellet molding machine to obtain pellets having a diameter of 25 mm. The amount of the mixed powder used for pellet molding was determined by converting so that the assumed mass of the final product was 2.5 g. One of the pellets is placed on the lid of an alumina crucible with a total length of about 50 mm, installed in a box-type electric furnace (model number: AMF20), and takes 10 hours from room temperature to 890 ° C in an air atmosphere under normal pressure. The temperature was raised, and after the temperature was raised, it was fired for 9 hours at the temperature. The internal dimensions of the box-type electric furnace are 10 cm in length, 20 cm in width, and 30 cm in depth, and heating wires are inserted at intervals of 20 cm in the width direction. After firing, the heater was switched off, and the lid of the alumina crucible was left in the furnace to allow it to cool naturally. As a result, the temperature of the furnace drops to about 200 ° C. after 5 hours, but the subsequent temperature decrease rate is rather slow. After a day and night, after confirming that the temperature of the furnace was 100 ° C. or lower, the pellets were taken out and crushed in an agate mortar for several minutes in order to make the particle size uniform. In this way, a lithium excess type positive electrode active material Li 1.14 Ni 0.29 Mn 0.57 O 2 (Li / Me = 1.33) was prepared.

<リチウム過剰型正極活物質へのアルミニウム処理>
300mLの三角フラスコに硫酸アルミニウム水和物と、イオン交換水とを混合し、硫酸アルミニウムが0.5mol/Lとなる硫酸アルミニウム水溶液を調整した。上記の硫酸アルミニウム水溶液をスターラーを用いて、25℃、400rpmで撹拌しているところに、上記のリチウム過剰型正極活物質5.0g投入した。リチウム過剰型正極活物質を投入してから、30sec後に吸引ろ過することによって、ろ紙上にリチウム過剰型正極活物質を回収した。
このリチウム過剰型正極活物質を乾燥機を用いて、空気中、常圧、80℃で20h乾燥させることによって、アルミニウム処理したリチウム過剰型正極活物質を得た。
<Aluminum treatment of lithium excess positive electrode active material>
Aluminum sulfate hydrate and ion-exchanged water were mixed in a 300 mL Erlenmeyer flask to prepare an aqueous aluminum sulfate solution having an aluminum sulfate content of 0.5 mol / L. 5.0 g of the above-mentioned lithium excess type positive electrode active material was added to the place where the above-mentioned aluminum sulfate aqueous solution was stirred at 25 ° C. and 400 rpm using a stirrer. The lithium-rich positive electrode active material was charged, and then suction filtration was performed 30 seconds later to recover the lithium-rich positive electrode active material on the filter paper.
This lithium-rich positive electrode active material was dried in air at normal pressure at 80 ° C. for 20 hours using a dryer to obtain an aluminum-treated lithium-rich positive electrode active material.

<アルミニウム処理したリチウム過剰型正極活物質への熱処理>
上記のアルミニウム処理したリチウム過剰型正極活物質をアルミナ製るつぼのフタに載置し、箱型電気炉(型番:AMF20)に設置し、空気中、昇温速度が5℃/min、熱処理温度が400℃、保持時間が4hの条件で熱処理することによって、アルミニウムが被覆された、実施例1−1に係るリチウム過剰型正極活物質(以下、「LR1」という)を得た。LR1のLi/Me=1.33であり、上記の条件で測定したピーク微分細孔容積は0.98mm/(g・nm)であった。
<Heat treatment of aluminum-treated lithium excess positive electrode active material>
The above aluminum-treated lithium-rich positive electrode active material is placed on the lid of an alumina crucible and installed in a box-type electric furnace (model number: AMF20). In air, the temperature rise rate is 5 ° C./min and the heat treatment temperature is high. By heat-treating under the conditions of 400 ° C. and a holding time of 4 hours, an aluminum-coated lithium-rich positive electrode active material (hereinafter, referred to as “LR1”) according to Example 1-1 was obtained. Li / Me of LR1 was 1.33, and the peak differential pore volume measured under the above conditions was 0.98 mm 3 / (g · nm).

[正極活物質(LR2)の作製]
共沈炭酸塩前駆体と炭酸リチウムとを混合したペレットの焼成温度を930℃に変更したことを除いては、実施例1−1と同様にして、実施例1−5に係るリチウム過剰型正極活物質Li1.14Ni0.29Mn0.57(以下、「LR2」という)を作製した。LR2のLi/Me=1.33であり、上記の条件で測定したピーク微分細孔容積は0.72mm/(g・nm)であった。
[Preparation of positive electrode active material (LR2)]
Lithium excess type positive electrode according to Example 1-5 in the same manner as in Example 1-1, except that the firing temperature of the pellet obtained by mixing the coprecipitated carbonate precursor and lithium carbonate was changed to 930 ° C. The active material Li 1.14 Ni 0.29 Mn 0.57 O 2 (hereinafter referred to as “LR2”) was prepared. Li / Me of LR2 was 1.33, and the peak differential pore volume measured under the above conditions was 0.72 mm 3 / (g · nm).

[正極活物質(LR3)の作製]
共沈炭酸塩前駆体のNi:Co:Mnのモル比を19.5:12.3:68.2に変更し、その前駆体を用い、Li:Me(Ni,Co及びMnの合計)のモル比が1.38である混合粉体を調製し、その粉体から形成したペレットの焼成温度を900℃に変更したことを除いては、実施例1−1と同様にして、実施例1−6に係るリチウム過剰型正極活物質Li1.17Ni0.16Co0.1Mn0.57(以下「LR3」という)を作製した。なお、Co源として、硫酸コバルト7水和物を用いた。LR3のLi/Me=1.38であり、上記の条件で測定したピーク微分細孔容積は2.53mm/(g・nm)であった。
[Preparation of positive electrode active material (LR3)]
The molar ratio of Ni: Co: Mn of the co-precipitated carbonate precursor was changed to 19.5: 12.3: 68.2, and the precursor was used to make Li: Me (total of Ni, Co and Mn). Example 1 is the same as in Example 1-1, except that a mixed powder having a molar ratio of 1.38 is prepared and the firing temperature of pellets formed from the powder is changed to 900 ° C. Lithium excess type positive electrode active material Li 1.17 Ni 0.16 Co 0.1 Mn 0.57 O 2 (hereinafter referred to as “LR3”) according to −6 was prepared. In addition, cobalt sulfate heptahydrate was used as a Co source. Li / Me of LR3 was 1.38, and the peak differential pore volume measured under the above conditions was 2.53 mm 3 / (g · nm).

[実施例1−1に係る正極の作製]
正極活物質としてLR1を用い、非晶質炭素としてアセチレンブラック(AB)を用い、黒鉛として薄片状黒鉛を用い、バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を用いた。正極活物質:非晶質炭素:黒鉛:バインダ=95.5:2.5:0.5:1.5の割合(固形物換算)で含有し、N−メチルピロリドン(NMP)を分散媒とする正極ペーストを作製した。この正極ペーストを正極基材であるアルミニウム箔の片面に塗布した。その後100℃で1時間乾燥し、極板中のNMPを除去した。
[Preparation of positive electrode according to Example 1-1]
LR1 was used as the positive electrode active material, acetylene black (AB) was used as the amorphous carbon, flaky graphite was used as the graphite, and polyvinylidene fluoride (PVdF) was used as the binder. Positive electrode active material: Amorphous carbon: Graphite: Binder = 95.5: 2.5: 0.5: 1.5 (in terms of solid matter), N-methylpyrrolidone (NMP) as a dispersion medium A positive electrode paste was prepared. This positive electrode paste was applied to one side of an aluminum foil which is a positive electrode base material. After that, it was dried at 100 ° C. for 1 hour to remove NMP in the electrode plate.

[実施例1−2〜1−4に係る正極の作製]
黒鉛として、薄片状黒鉛に代えて、鱗片状黒鉛、球状黒鉛、及び塊状黒鉛にそれぞれ変更したことを除いては、実施例1−1と同様にして、実施例1−2〜1−4に係る正極をそれぞれ作製した。
[Preparation of positive electrode according to Examples 1-2 to 1-4]
Examples 1-2 to 1-4 are the same as in Example 1-1, except that the graphite is changed to scaly graphite, spheroidal graphite, and massive graphite instead of flaky graphite. Such positive electrodes were prepared respectively.

[比較例1−1に係る正極の作製]
黒鉛を用いず、正極活物質:非晶質炭素:バインダ=95.5:3.0:1.5の割合(固形物換算)としたことを除いては、実施例1−1と同様にして比較例1−1に係る正極を作製した。
[Preparation of positive electrode according to Comparative Example 1-1]
Same as in Example 1-1 except that the ratio of positive electrode active material: amorphous carbon: binder = 95.5: 3.0: 1.5 (in terms of solid matter) was used without using graphite. A positive electrode according to Comparative Example 1-1 was prepared.

[実施例1−5、及び比較例1−2に係る正極の作製]
正極活物質を、上記LR2としたことを除いては、実施例1−1、及び比較例1−1と同様にして、実施例1−5、及び比較例1−2に係る正極をそれぞれ作製した。
[Preparation of positive electrode according to Example 1-5 and Comparative Example 1-2]
The positive electrodes according to Examples 1-5 and 1-2 were prepared in the same manner as in Example 1-1 and Comparative Example 1-1, except that the positive electrode active material was LR2. did.

[実施例1−6、及び比較例1−3に係る正極の作製]
正極活物質を、LR3としたことを除いては、実施例1−1、及び比較例1−1と同様にして、実施例1−6、及び比較例1−3に係る正極をそれぞれ作製した。
[Preparation of positive electrode according to Example 1-6 and Comparative Example 1-3]
The positive electrodes according to Examples 1-6 and 1-3 were produced in the same manner as in Example 1-1 and Comparative Example 1-1, except that the positive electrode active material was LR3. ..

[参考例1−1〜参考例1−4に係る正極の作製]
正極活物質を表1に記載の市販の正極活物質LiNi0.5Co0.2Mn0.3(以下「NCM523」という)、又はLiNi0.33Co0.33Mn0.33(以下「NCM111」という)としたことを除いては、実施例1−1と同様にして参考例1−1、及び参考例1−3に係る正極をそれぞれ作製した。また、比較例1−1と同様にして参考例1−2、及び参考例1−4に係る正極をそれぞれ作製した。また、これらの正極活物質についても、上記の条件でピーク微分細孔容積を測定した。
[Preparation of positive electrode according to Reference Example 1-1 to Reference Example 1-4]
The positive electrode active material is a commercially available positive electrode active material LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (hereinafter referred to as “NCM523”) shown in Table 1, or LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O. The positive electrodes according to Reference Example 1-1 and Reference Example 1-3 were produced in the same manner as in Example 1-1, except that 2 (hereinafter referred to as “NCM111”) was used. Further, the positive electrodes according to Reference Example 1-2 and Reference Example 1-4 were produced in the same manner as in Comparative Example 1-1, respectively. In addition, the peak differential pore volume of these positive electrode active materials was also measured under the above conditions.

薄片状黒鉛、鱗片状黒鉛、球状黒鉛、及び塊状黒鉛のSEM像を図4に示す。また、これらの黒鉛については上記の条件で、平均粒径、及びBET比表面積を求めた。 FIG. 4 shows SEM images of flaky graphite, scaly graphite, spheroidal graphite, and lump graphite. Further, for these graphites, the average particle size and the BET specific surface area were determined under the above conditions.

<プレス試験>
上記実施例1−1〜1−6、比較例1−1〜1−3、及び参考例1−1〜1−4に係る正極に関して、プレス試験を行った。
プレス前の極板を2×2cmに打ち抜いた後、室温にてロールプレスを実施した。具体的には、厚さに変化がなくなるまで、極板を複数回プレス機に通した。また、そのときの合剤の「電極密度(g/cm)」を求めた。ここで、電極密度とは、「(試験に供した正極の試験片の質量)−(正極基材の質量)」(単位g)を「合剤の体積(2×2×(正極基材を除く正極の厚さ))」(単位cm)で除したものである。
<Press test>
A press test was performed on the positive electrodes according to Examples 1-1 to 1-6, Comparative Examples 1-1 to 1-3, and Reference Examples 1-1 to 1-4.
After punching the electrode plate before pressing to 2 × 2 cm 2 , roll pressing was performed at room temperature. Specifically, the plates were passed through the press multiple times until there was no change in thickness. In addition, the "electrode density (g / cm 3 )" of the mixture at that time was determined. Here, the electrode density is defined as "(mass of the positive electrode test piece used for the test)-(mass of the positive electrode base material)" (unit: g) and "volume of the mixture (2 x 2 x (positive electrode base material)". The thickness of the positive electrode to be excluded)) ”(unit: cm 3 ).

<エックス線回折測定>
実施例1−1、及び比較例1−1に係る正極をプレスし、上記の条件でCu管球を用いたエックス線回折測定を行った。その結果を図5に示す。実施例1−1では、26.4°付近に黒鉛に由来するピークが見られた。このピークの半値幅は0.4°以下であった。また、実施例1−1〜実施例1−4に係る電極に用いる前の、薄片状黒鉛、鱗片状黒鉛、球状黒鉛、及び塊状黒鉛粉末のエックス線回折測定の結果、いずれも、26.4°付近のピークの半値幅は0.4°以下であった。
<X-ray diffraction measurement>
The positive electrodes according to Example 1-1 and Comparative Example 1-1 were pressed, and X-ray diffraction measurement using a Cu tube was performed under the above conditions. The result is shown in FIG. In Example 1-1, a peak derived from graphite was observed near 26.4 °. The half width of this peak was 0.4 ° or less. Further, as a result of X-ray diffraction measurement of flaky graphite, scaly graphite, spheroidal graphite, and massive graphite powder before being used for the electrodes according to Examples 1-1 to 1-4, all of them were 26.4 °. The half width of the peak in the vicinity was 0.4 ° or less.

実施例1−1〜1−6、比較例1−1〜1−3、および参考例1−1〜1−4に係る正極に用いた正極活物質の物性、黒鉛の物性と、正極合剤の組成比、得られた正極の電極密度を表1〜3にまとめた。 Physical properties of the positive electrode active material used for the positive electrodes according to Examples 1-1 to 1-6, Comparative Examples 1-1 to 1-3, and Reference Examples 1-1 to 1-4, physical properties of graphite, and a positive electrode mixture. The composition ratio of the above and the electrode density of the obtained positive electrode are summarized in Tables 1 to 3.

比較例1−1と、実施例1−1〜1−4とを比べると、非晶質炭素であるABを0.5質量%減らす代わりに黒鉛を0.5質量%用いることで、黒鉛の形状や、物性によらず、電極密度が向上することが分かった。中でも、実施例1−3で用いた球状黒鉛は、平均粒径が12μm程度と、大きいにもかかわらず、電極密度の向上効果が得られている。これは、黒鉛を用いることによる電極密度の向上の要因が、黒鉛の形状以外にもあることを示唆している。 Comparing Comparative Example 1-1 and Examples 1-1 to 1-4, by using 0.5% by mass of graphite instead of reducing AB, which is amorphous carbon, by 0.5% by mass, graphite It was found that the electrode density was improved regardless of the shape and physical properties. Above all, the spheroidal graphite used in Examples 1-3 has an effect of improving the electrode density even though the average particle size is as large as about 12 μm. This suggests that the factor for improving the electrode density by using graphite is other than the shape of graphite.

すなわち、実施例1−1〜1−4の正極に用いた黒鉛粉末は、いずれもエックス線回折ピークにおいて、26.4°付近のピークの半値幅が0.4°以下であり、黒鉛の結晶性が高い。そのため、電極をプレスした際に、黒鉛のグラフェン層間にすべりが生じたため、電極密度の向上効果が得られたと考えられる。そして、黒鉛の中でも、薄片状黒鉛を用いた場合、最も電極密度が向上した。これは、薄片状黒鉛が正極活物質粒子の隙間に入り込んだ状態で、プレス圧が加わる際に変形したためと考えられる。 That is, all of the graphite powders used for the positive electrodes of Examples 1-1 to 1-4 have a half width of 0.4 ° or less at the peak around 26.4 ° at the X-ray diffraction peak, and the crystallinity of graphite. Is high. Therefore, when the electrodes are pressed, slippage occurs between the graphene layers of graphite, and it is considered that the effect of improving the electrode density is obtained. Among the graphites, when flaky graphite was used, the electrode density was most improved. It is considered that this is because the flaky graphite was deformed when the press pressure was applied while the flaky graphite was in the gaps between the positive electrode active material particles.

実施例1−5と比較例1−2、あるいは実施例1−6と比較例1−3を比べると、正極活物質として、ピーク微分細孔容積、及び活物質組成の異なるLR2、LR3を用いた場合でも、LR1を用いた場合と同様に電極密度の向上が見られた。 Comparing Example 1-5 and Comparative Example 1-2, or Example 1-6 and Comparative Example 1-3, LR2 and LR3 having different peak differential pore volumes and active material compositions are used as positive electrode active materials. Even when LR1 was used, the electrode density was improved as in the case of using LR1.

参考例1−1〜参考例1−4から、正極活物質としてNCM523、NCM111を用いた場合は、電極密度が3.3g/cm以上と、リチウム過剰型正極を用いた場合と比べて非常に高いことが分かる。また、黒鉛を用いることによる、電極密度の向上効果は見られなかった。 From Reference Examples 1-1 to 1-4, when NCM523 and NCM111 are used as the positive electrode active materials, the electrode density is 3.3 g / cm 3 or more, which is much higher than when the lithium excess positive electrode is used. It turns out that it is expensive. Moreover, the effect of improving the electrode density by using graphite was not observed.

[電気化学特性の評価]
上記で良好な結果が得られた正極について、電気化学特性を評価した。
正極活物質としてLR1を、黒鉛種として薄片状黒鉛を用い、ABと黒鉛の含有量を表4に示すとおりとしたことを除いては、実施例1−1と同様にして正極を作製した。上記正極をプレスし、プレス後の正極を得た。
[Evaluation of electrochemical characteristics]
The electrochemical characteristics of the positive electrode for which good results were obtained above were evaluated.
A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that LR1 was used as the positive electrode active material and flaky graphite was used as the graphite species, and the contents of AB and graphite were as shown in Table 4. The positive electrode was pressed to obtain a positive electrode after pressing.

[実施例2−1〜2−4、及び比較例2−1に係る試験セルの作製(負極:金属リチウム)]
プレス後の正極を用いて、次の手順で試験セルを作製した。
非水電解質(電解液)として、フルオロエチレンカーボネート及び2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネートを3:7の体積比で混合した混合溶媒に、濃度が1mol/LとなるようにLiPFを溶解させた溶液を用いた。セパレータとして、ポリアクリレートで表面改質したポリプロピレン製の微孔膜を用いた。負極には、金属リチウムを用いた。外装体には、ポリエチレンテレフタレート(15μm)/アルミニウム箔(50μm)/金属接着性ポリプロピレンフィルム(50μm)からなる金属樹脂複合フィルムを用い、正極端子、及び負極端子の開放端部が外部露出するように電極を収納し、上記金属樹脂複合フィルムの内面同士が向かい合った融着代を注液孔となる部分を除いて気密封止し、上記電解液を注液後、注液孔を封止した。
[Preparation of test cells according to Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Example 2-1 (negative electrode: metallic lithium)]
Using the positive electrode after pressing, a test cell was prepared by the following procedure.
As a non-aqueous electrolyte (electrolyte solution), LiPF 6 was added to a mixed solvent in which fluoroethylene carbonate and 2,2,2-trifluoroethylmethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 so that the concentration was 1 mol / L. A dissolved solution was used. As a separator, a fine pore film made of polypropylene whose surface was modified with polyacrylate was used. Metallic lithium was used for the negative electrode. For the exterior body, a metal resin composite film made of polyethylene terephthalate (15 μm) / aluminum foil (50 μm) / metal adhesive polypropylene film (50 μm) is used so that the positive electrode terminal and the open end of the negative electrode terminal are exposed to the outside. The electrodes were housed, and the fusion margin where the inner surfaces of the metal resin composite film faced each other was hermetically sealed except for the portion to be the liquid injection hole. After the electrolytic solution was injected, the liquid injection hole was sealed.

[容量確認試験(負極:金属リチウム)]
上記試験セルについて、25℃の恒温槽内にて、次の手順で容量確認試験を行った。
(1)充電工程
充電電流0.1C、充電電圧4.7Vの定電流定電圧充電を行った。充電終止条件は電流が0.05Cに減衰したときとした。充電終了後、10分間の休止を行った。
(2)放電工程
放電終止電圧を2.0Vとする定電流放電を行った。放電終了後、10分間の休止を行った。
[Capacity confirmation test (negative electrode: metallic lithium)]
The capacity confirmation test of the above test cell was carried out in a constant temperature bath at 25 ° C. by the following procedure.
(1) Charging step Constant current constant voltage charging with a charging current of 0.1 C and a charging voltage of 4.7 V was performed. The charging termination condition was when the current was attenuated to 0.05C. After the charging was completed, a 10-minute rest was performed.
(2) Discharge process Constant current discharge was performed with a discharge end voltage of 2.0 V. After the end of the discharge, a 10-minute rest was performed.

上記の(1)充電工程、及び、(2)放電工程を1回の充放電工程とし、この充放電工程を3回繰り返した。1回目、2回目の放電については放電電流を0.1Cとし、3回目については放電電流を2Cとした。
2回目の放電容量(mAh)を、正極が含む正極活物質の質量で除算し、「0.1C放電容量(mAh/g,対極リチウム)」として記録した。同様に3回目の放電容量(mAh)を、正極が含む正極活物質の質量で除算し、「2C放電容量(mAh/g,対極リチウム)」として記録した。
The above (1) charging step and (2) discharging step were set as one charging / discharging step, and this charging / discharging step was repeated three times. The discharge current was 0.1 C for the first and second discharges, and the discharge current was 2 C for the third discharge.
The second discharge capacity (mAh) was divided by the mass of the positive electrode active material contained in the positive electrode and recorded as "0.1C discharge capacity (mAh / g, counter electrode lithium)". Similarly, the third discharge capacity (mAh) was divided by the mass of the positive electrode active material contained in the positive electrode and recorded as "2C discharge capacity (mAh / g, counter electrode lithium)".

[実施例2−1〜2−3、比較例2−1に係る試験セルの作製(負極:黒鉛)]
負極活物質として黒鉛を用い、結着剤としてカルボキシメチルセルロースを用い、増粘剤としてスチレンブタジエンゴムを用いた。負極活物質:結着剤:増粘剤=96.7:2.1:1.2質量比(固形分換算)で含有し、水を分散媒とする負極ペーストを作製した。この負極ペーストを負極基材である銅箔上に塗布、乾燥、プレスし、黒鉛負極を作製した。
[Preparation of test cells according to Examples 2-1 to 2-3 and Comparative Example 2-1 (negative electrode: graphite)]
Graphite was used as the negative electrode active material, carboxymethyl cellulose was used as the binder, and styrene-butadiene rubber was used as the thickener. Negative electrode active material: Binder: Thickener = 96.7: 2.1: 1.2 mass ratio (in terms of solid content) was contained to prepare a negative electrode paste using water as a dispersion medium. This negative electrode paste was applied to a copper foil as a negative electrode base material, dried, and pressed to prepare a graphite negative electrode.

負極に、金属リチウムに代えて上記黒鉛負極を用いたことを除いては上記と同様の手順で、実施例2−1〜2−3、比較例2−1に係る、黒鉛負極を用いた試験セルを作製した。 The test using the graphite negative electrode according to Examples 2-1 to 2-3 and Comparative Example 2-1 was carried out in the same procedure as above except that the graphite negative electrode was used instead of metallic lithium as the negative electrode. A cell was prepared.

[容量確認試験(負極:黒鉛)]
上記試験セルについて、25℃の恒温槽中で、次の手順で下記の容量確認試験を行った。
(1’)充電工程
充電電流0.1C、充電電圧4.6Vとする定電流定電圧充電を行った。充電終止条件は電流が0.05Cに減衰したときとした。充電終了後、10分間の休止を行った。
(2’)放電工程
放電電流0.1C、放電終止電圧を2.0Vとする定電流放電を行った。放電終了後、10分間の休止を行った。
[Capacity confirmation test (negative electrode: graphite)]
The following capacity confirmation test was performed on the above test cell in a constant temperature bath at 25 ° C. according to the following procedure.
(1') Charging step Constant current constant voltage charging was performed with a charging current of 0.1 C and a charging voltage of 4.6 V. The charging termination condition was when the current was attenuated to 0.05C. After the charging was completed, a 10-minute rest was performed.
(2') Discharge process Constant current discharge was performed with a discharge current of 0.1 C and a discharge end voltage of 2.0 V. After the end of the discharge, a 10-minute rest was performed.

(1’)充電工程、及び、(2’)放電工程を1回の充放電工程とし、この充放電工程を2回繰り返した。2回目の放電容量を「初期放電容量」として記録した。 The (1') charging step and the (2') discharging step were set as one charging / discharging step, and this charging / discharging step was repeated twice. The second discharge capacity was recorded as the "initial discharge capacity".

[充放電サイクル試験(負極:黒鉛)]
上記容量確認試験に供した試験セルについて、25℃の恒温槽内にて、次の手順で充放電サイクル試験を行った。
(1’’)充電工程
充電電流0.5C、充電電圧4.6Vの定電流定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流が0.1Cに減衰したときとした。充電終了後、10分間の休止を行った。
(2’’)放電工程
放電電流1C、放電終止電圧2.0Vの定電流放電を行った。放電終了後、10分間の休止を行った。
[Charge / discharge cycle test (negative electrode: graphite)]
The test cell used for the capacity confirmation test was subjected to a charge / discharge cycle test according to the following procedure in a constant temperature bath at 25 ° C.
(1'') Charging step Constant current constant voltage charging with a charging current of 0.5 C and a charging voltage of 4.6 V was performed. The charging termination condition was when the current was attenuated to 0.1C. After the charging was completed, a 10-minute rest was performed.
(2 ″) Discharge step A constant current discharge with a discharge current of 1C and a discharge end voltage of 2.0V was performed. After the end of the discharge, a 10-minute rest was performed.

(1’’)充電工程、及び、(2’’)放電工程を1回の充放電工程とし、この充放電工程を50回繰り返した。 The (1 ″) charging step and the (2 ″) discharging step were set as one charging / discharging step, and this charging / discharging step was repeated 50 times.

[充放電サイクル試験後の容量確認試験]
上記充放電サイクル試験後のセルについて、放電電流0.1C、放電終止電圧2.0Vの定電流放電をおこなった後、上記「容量確認試験(対極黒鉛)」と同様の手順で1回の充放電を行った。このときの容量を「50サイクル後の放電容量」として記録した。上記「初期放電容量」に対する上記「50サイクル後の放電容量」の百分率を「50サイクル後維持率(%,対極黒鉛)」として算出した。
[Capacity confirmation test after charge / discharge cycle test]
After the cell after the charge / discharge cycle test is subjected to constant current discharge with a discharge current of 0.1 C and a discharge end voltage of 2.0 V, it is charged once by the same procedure as the above-mentioned "capacity confirmation test (counterbode graphite)". Discharge was performed. The capacity at this time was recorded as "discharge capacity after 50 cycles". The percentage of the "discharge capacity after 50 cycles" with respect to the "initial discharge capacity" was calculated as the "maintenance rate after 50 cycles (%, counterpolar graphite)".

各実施例及び比較例について、「電極密度(g/cm)」、「0.1C放電容量(mAh/g,対極リチウム)」「2C放電容量(mAh/g,対極リチウム)」、及び「50サイクル後維持率(%,対極黒鉛)」を表4に示す。また、正極の黒鉛含有量と、電極密度、及び非水電解質蓄電素子の2C放電容量の関係を図7に示す。ここで、電極密度は「●(第一軸)」で、2C放電容量は「△(第二軸)」で示した。 For each example and comparative example, "electrode density (g / cm 3 )", "0.1C discharge capacity (mAh / g, counter electrode lithium)", "2C discharge capacity (mAh / g, counter electrode lithium)", and " The maintenance rate after 50 cycles (%, counter electrode graphite) ”is shown in Table 4. Further, FIG. 7 shows the relationship between the graphite content of the positive electrode, the electrode density, and the 2C discharge capacity of the non-aqueous electrolyte power storage element. Here, the electrode density is indicated by “● (first axis)” and the 2C discharge capacity is indicated by “Δ (second axis)”.

表4及び図7から明らかなように、黒鉛を0.2〜2質量%含有する正極を用いた実施例2−1〜2−4では、いずれも比較例2−1に比べて電極密度の向上効果が確認された。そして、表4に示すとおり、実施例2−1〜2−3において、比較例2−1と同等の優れた放電性能及び充放電サイクル性能を示すことが確認された。 As is clear from Table 4 and FIG. 7, in Examples 2-1 to 2-4 using the positive electrode containing 0.2 to 2% by mass of graphite, the electrode density was higher than that in Comparative Example 2-1. The improvement effect was confirmed. Then, as shown in Table 4, it was confirmed that in Examples 2-1 to 2-3, the excellent discharge performance and charge / discharge cycle performance equivalent to those of Comparative Example 2-1 were exhibited.

すなわち、リチウム過剰型正極活物質を含有する正極に、非晶質炭素と、黒鉛とを用いることで、高い放電性能や充放電サイクル性能を損なうことなく、電極密度を向上させることができる。 That is, by using amorphous carbon and graphite for the positive electrode containing the lithium excess type positive electrode active material, the electrode density can be improved without impairing the high discharge performance and the charge / discharge cycle performance.

本発明により、高い放電容量を損なうことなく、電極密度が高い正極を提供することができるので、この正極を用いた非水電解質蓄電素子は、携帯電話、パソコン等の携帯機器に加え、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車載用充電池として有用である。 According to the present invention, it is possible to provide a positive electrode having a high electrode density without impairing a high discharge capacity. Therefore, a non-aqueous electrolyte power storage element using this positive electrode can be used in addition to mobile devices such as mobile phones and personal computers, as well as electric vehicles. It is useful as an in-vehicle rechargeable battery for (EV), plug-in hybrid vehicles (PHV), and the like.

1 非水電解質二次電池
2 電極群
3 電池容器
4 正極端子
4’ 正極リード
5 負極端子
5’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 Non-aqueous electrolyte secondary battery 2 Electrode group 3 Battery container 4 Positive terminal 4'Positive lead 5 Negative terminal 5'Negative lead 20 Power storage unit 30 Power storage device

Claims (3)

リチウム過剰型正極活物質と、非晶質炭素と、黒鉛とを含む、非水電解質蓄電素子用正極。 A positive electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element containing a lithium excess type positive electrode active material, amorphous carbon, and graphite. 上記リチウム過剰型正極活物質のピーク微分細孔容積が0.5mm/(g・nm)以上である、請求項1に記載の非水電解質蓄電素子用正極。 The positive electrode for a non-aqueous electrolyte power storage element according to claim 1, wherein the peak differential pore volume of the lithium excess type positive electrode active material is 0.5 mm 3 / (g · nm) or more. 請求項1又は請求項2に記載の非水電解質蓄電素子用正極を備えた非水電解質蓄電素子。 The non-aqueous electrolyte storage element provided with the positive electrode for the non-aqueous electrolyte storage element according to claim 1 or 2.
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